Исследование тепловых и силовых условий литья с кристаллизацией под давлением алюминиевых сплавов с целью производства высококачественных отливок ответственного назначения

• Автор: Батышев, Константин Александрович
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 263 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПО ЛИТЬЮ С КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
1.1. Отечественный опыт
1.2. Зарубежный опыт
1.3. Затвердевание отливок под механическим давлением
1.4. Уплотнение отливок при затвердевании под давлением
1.5. Структура и свойства отливок, затвердевших под давлением
1.6. Литье с кристаллизацией под давлением алюминиевых сплавов
1.7. Цель работы и задачи исследований
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ ОТЛИВОК ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ПРИ ЛИТЬЕ
С КРИ СТАЛЛИЗАЦИЕЙ ПОД ДАВЛЕНИЕМ 3
2.1. Исследование затвердевания и охлаждения отливок при поршневом прессовании
2.1.1. Исследование затвердевания и охлаждения отливок
(со стороны вертикальных образующих поверхностей)
2.2. Расчет интенсивности охлаждения отливок
2.3. Исследование затвердевания цилиндрической отливки со стороны верхнего торца
2.3.1. Аналитическое исследование
2.3.2. Экспериментальные исследования затвердевания отливки
со стороны верхнего торца
2.4. Исследование формирования отливок при пуансонном прессовании
2.4.1. Исследование формообразования отливок типа стакана
2.4.2. Исследование затвердевания и охлаждения отливок типа
стакана
2.5. Исследование формирования отливок при пуансонно-поршневом рпрессовании
2.5.1. Исследование затвердевания и охлаждения отливок
2.5.2. Исследование качества отливок, формирующихся при пуансонно-поршневом прессовании
2.6. Выводы по главе 2
3. ИССЛЕДОВАНИЕ СИЛОВЫХ УСЛОВИЙ ФОРМИРОВАНИЯ ОТЛИВОК ПРИ ЛИТЬЕ С КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
3.1. Исследование эффективности воздействия давления
на затвердевающую отливку при поршневом прессовании
3.1.1. Расчет давления прессования и его потерь на внешнее
трение
3.1.2. Экспериментальные исследования потерь давления на внешнее трение
3.2. Исследование кинетики уплотнения затвердевающей под давлением отливки
3.2.1. Расчет величины перемещения верхнего торца отливки
под воздействием давления
3.2.2. Экспериментальные исследования
3.3. Исследование эффективности воздействия давления на затвердевающую отливку при пуансонном прессовании
3.4. Исследование силовых условий извлечения отливки из
матрицы пресс-формы
3.5. Исследование уплотнения отливок из композиционных материалов
с алюминиевой матрицей при затвердевании под давлением
3.6. Выводы по главе 3

4. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ОТЛИВОК,
ИЗГОТОВЛЕННЫХ ЛИТЬЕМ С КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ
ПОД ДАВЛЕНИЕМ 13
4.1. Исследование структуры и свойств «корок» (поршневое прессование)
4.2. Исследование структуры и свойств цилиндрических отливок (поршневое прессование)
4.3. Исследование формирования, структуры и свойств отливок из некоторых промышленных сплавов (поршневое прессование)
4.4. Исследование структуры и свойств отливок, полученных при ЛКД в частично теплоизолированные формы (поршневое прессование)
4.5. Исследование структуры и свойств отливок типа стакана (пуаисонное прессование)
4.6. Исследование возможности получения тиксотропной структуры в отливках типа стакана при пуансоннм прессовании
4.7. Исследование структуры и свойств отливок, изготовленных пуансонно-поршневым прессованием
4.8. Выводы по главе
5. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЛИТЬЯ
С КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
5.1. Исследование повтряющихся циклов «переплав-кристаллизация
под давлением» на структуру и свойства алюминиевых сплавов в отливках
5.2. Разработка и исследование технологии ЛКД литейных высокопрочных алюминиевых сплавов
5.3. Разработка и исследование технологии ЛКД деформируемых алюминиевых сплавов

На комбинате Karl Zeiss Jena (ФРГ) [124] значительную часть заготовок из алюминиевых сплавов изготовляли ЛКД, который заменил горячую объемную штамповку и позволил изготовлять кольце- и чашеобразные отливки с центральным отверстием.
В НГТУ разработана технология изготовления тонкостенных отливок корпусов топливного и масляного насосов для дизельного двигателя на гидравлическом прессе мод. П457 [239]. Материал отливки — сплав АК12 (AJI2); температура заливки 680...700°С; температура пресс-формы 260...280°С; давление 160 МПа.
Большое внимание исследователями многих стран уделяется ЛКД заготовок поршней для двигателей внутреннего сгорания. Для повышения механических свойств и плотности отливок проведена работа [31] по оценке возможности замены сплава АК4-1 сплавом АЛ25, а при серийном производстве - переход с литья в кокиль на ЛКД. На основе исследований рекомендованы следующие режимы ЛКД: температура заливки 7Ю...720°С; температура пресс-формы 150...200°С; давление 120 МПа; выдержка под давлением 90 с. Применение ЛКД взамен литья в кокиль позволило снизить в 1,5...2 раза расход металла на одну отливку и повысить выход годного от 50,5 до 90%.
Исследования большой группы поршневых сплавов показали [60], что при переходе с литья в кокиль на ЛКД (давление 100...200 МПа) повышаются все показатели механических свойств отливок: прочность - на 10...20%; твердость-на 10%; пластичность-в 2... 3 раза.
В результате исследований процесса ЛКД, выполненных в лабораториях IITR1 (США), рекомендованы следующие режимы литья и прессования: температура пресс-формы 150...200°С; давление 70...140 МПа; время прессования 5.: Л 0 с.
В работе [214] описан технологический процесс изготовления ЛКД (пу-ансонное прессование) изделий типа «Коробка» (с толщиной стенки ~7 мм)