Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2026
Идентификатор DOI: 10.47813/2782-2818-2026-6-2-2046-2061
Ключевые слова: heat transfer coefficient, ProCast, AlSi9Mg aluminum alloy, EN-GJL-200 gray cast iron, simulation, solidification, heat transfer, коэффициент теплопередачи, алюминиевый сплав АК9ч, серый чугун СЧ20, моделирование, кристаллизация, теплообмен
Аннотация: В статье исследовано влияние коэффициента теплопередачи на процессы теплообмена, кристаллизации и образования дефектов при литье алюминиевого сплава АК9ч и серого чугуна СЧ20 в песчано-глинистую форму с использованием программного комплекса ProCAST. Актуальность работы обусловлена необходимостью повышения качества литых деталей, соПоказать полностьюкращения производственного брака и оптимизации технологических параметров литейного производства. Для проведения исследования были разработаны трехмерные модели двух деталей с различными литниковыми системами, выполнено моделирование процесса заливки и затвердевания при значениях коэффициента теплопередачи 200, 2000, 4000, 8000 и 10000 Вт/(м²·°C). Выполнен сравнительный анализ зависимостей скорости охлаждения, температуры, доли твердой фазы и критерия Ниямы, позволяющего оценить вероятность возникновения усадочных дефектов. Установлено, что увеличение коэффициента теплопередачи способствует интенсификации теплоотвода, сокращению времени охлаждения и кристаллизации, более равномерному формированию твердой фазы и снижению вероятности образования дефектов. Наиболее эффективными оказались значения коэффициента теплопередачи в диапазоне 4000-8000 Вт/(м²·°C), при которых обеспечивается оптимальное сочетание скорости затвердевания и качества получаемых отливок. Полученные результаты подтверждают эффективность применения численного моделирования в ProCAST для выбора рациональных технологических параметров, прогнозирования качества литых изделий и совершенствования литейных процессов. This paper investigates the influence of the heat transfer coefficient on heat transfer, solidification behavior, and defect formation during the casting of AlSi9Mg aluminum alloy and EN-GJL-200 gray cast iron in green sand molds using the ProCAST simulation software. The study is motivated by the need to improve casting quality, reduce production defects, and optimize technological parameters in foundry manufacturing. Three-dimensional models of two cast components with different gating systems were developed, and numerical simulations of mold filling, cooling, and solidification were performed for heat transfer coefficients of 200, 2000, 4000, 8000, and 10000 W/(m²·°C). A comparative analysis was carried out based on cooling rate, temperature evolution, solid fraction development, and the Niyama criterion, which is widely used to predict the formation of shrinkage defects. The simulation results demonstrate that increasing the heat transfer coefficient intensifies heat extraction, shortens cooling and solidification time, promotes more uniform solid phase formation, and significantly decreases the probability of casting defects. The optimal heat transfer coefficient range was found to be 4000-8000 W/(m²·°C), providing the best balance between rapid solidification and high casting quality. The obtained results confirm the effectiveness of ProCAST numerical simulation as a reliable tool for optimizing casting process parameters, predicting casting quality, minimizing manufacturing defects, and improving the overall efficiency of foundry production.
Журнал: Современные инновации, системы и технологии
Выпуск журнала: Т.6, №2
Номера страниц: 2046-2061
ISSN журнала: 27822818
Место издания: Красноярск
Издатель: ООО "Сибирский Научный Центр ДНИТ"