Оптимизация процессов формирования отливок при литье под регулируемым давлением

Оптимизация процессов формирования отливок при литье под регулируемым давлением

Автор: Чуркин, Алексей Борисович

Автор: Чуркин, Алексей Борисович

Шифр специальности: 05.16.04

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2004

Место защиты: Екатеринбург

Количество страниц: 417 с. ил.

Артикул: 2638353

Стоимость: 250 руб.

Введение
Глава 1. Анализ современного состояния вопроса.
1.1. Управление заливкой форм.
1.2. Затвердевание и питание отливок при литье
под регулируемым давлением.
1.3. Расчет и конструирование литниковых систем при ЛРД .
1.4. Оптимальная продолжительность заполнения форм при ЛРД
Выводы и задачи исследования
Глава 2. Оптимизация гидродинамических процессов при заполнении форм при литье под регулируемым давлением
2.1. Математическая модель гидравлических процессов при заполнении полости формы при ЛРД и ее численная аппроксимация
2.2. Организация выполнения машинных экспериментов
2.3. Анализ результатов машинных экспериментов
2.4. Исследование гидравлического режима заполнения форм при наличии сужения сечения потока.
2.5. Критерии оптимизации гидравлического режима заполнения формы. Обеспечение оптимального режима заливки .
2.6. Особенности применения предложенной методики оптимизации гидравлического режима заполнения формы применительно к литью под низким давлением и с противодавлением
2.7. Экспериментальная проверка адекватности результатов математического моделирования
Выводы .
Глава 3. Разработка системы управления газодинамическими процессами в установках ЛРД, обеспечивающей оптимальные условия заливки форм.
3.1. Математическая модель истечения воздуха через ряд последовательно включаемых дросселирующих устройств
с различными площадями проходного сечениями
3.2. Методика проведения машинных экспериментов.
3.3. Анализ данных машинных экспериментов.
3.4. Экспериментальное исследование закономерностей изменения перепада давлений на расплав при управлении процессом путем последовательного включения дросселирующих устройств с различными проходными сечениями . .
Глава 4. Оптимальная продолжительность заливки форм при
литье под регулируемым давлением.
4.1. Характеристика дефектов отливок, связанных с
заполнением формы в условиях ЛРД.
4.2. Типовые конструкции элементов отливок
4.3. Методика выполнения экспериментов. Анализ результатов
4.4. Заполняемость форм сплавом. Расчет максимальной продолжительности заливки тонкостенных элементов отливок
Выводы
Глава 5. Оптимизация гидравлических процессов в литниково
питающих системах ЛПС.
5.1. Литниковопитающис системы, осуществляющие нижний центральный или распределенный по периметру отливки подвод сплава из металлопровода.
5.2. Литниковопитающие системы, осуществляющие боковой подвод сплава к отливке
5.3. Л итниковопитающие системы при боковом подводе
сплава на некотором уровне по высоте отливки.
5.4. Вертикальнощелевые литниковопитающие системы
5.5. Экспериментальная проверка полученных результатов
Выводы
Глава 6. Оптимизация теплового режима заполнения форм при ЛРД
6.1. Влияние заполнения формы и естественной конвекции
сплава на процесс затвердевания отливки
6.2. Обеспечение направленного затвердевания отливок при ЛРД
6.2.1. Расчет конусности питания при боковом нижнем
подводе ЛПС.
6.2.2. Расчет конусности питания при нижнем подводе
сплава
6.3. Разработка методики теплового расчета литниковоиитающих систем
6.3.1. Тепловой расчет нижней боковой литниково
питающей системы
6.3.2. Тепловой расчет литниковопитающей системы
при нижнем подводе сплава.
6.3.3. Тепловой расчет щелевых литниковопитающих
систем
Выводы
Глава 7. Разработка системы автоматизированного расчета оптимальных технологических параметров
изготовления отливок при ЛРД.
7.1. Последовательность определения параметров
заполнения формы и формирования отливки
7.1.1. Анализ конструкции отливок., .
7.1.2. Определение характерных геометрических размеров
отливки.
7.1.3. Расчет продолжительности или скорости заливки
полости формы.
7.1.4. Расчет газодинамических параметров заливки форм .
7.1.5. Расчет параметров системы при управлении
процессом с помощью дросселирующих устройств .
7.1.6. Выбор места подвода сплава и типа ЛПС.
7.1.7. Расчет параметров литниковопитающих систем
7.1.8. Расчет прибылей.
7.1.9. Оптимизация теплового режима металлической
формы в естественных условиях ее охлаждения
7.2. Система автоматизированного расчета оптимальных
технологических параметров.
7.3. Эффективность применения системы автоматизированного
расчета технологических параметров.
Выводы
Заключение.
Библиографический список
Приложения
Акты внедрения
Заключение об эффективности использования разработанной Чуркиным А.Б. автоматизированной системы расчетов технологических параметров изготовления отливок при литье под регулируемым давлением 8 Заключение о принятой к использованию при проектировании технологических процессов разработанной Чуркиным А.Б. автоматизированной системы расчетов технологических параметров при изготовлении
отливок методами литья под регулируемым давлением
Заключение о результатах и перспективах использования разработанной Чуркиным А.Б. автоматизированной системы расчетов технологических параметров изготовления отливок методами ЛРД.
Отзыв на программу расчета технологических параметров для изготовления отливок под регулируемым давлением
Свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ
Таблицы
Вывод уравнений для расчета кинетики заполнения формы при
подводе сплава на двух уровнях.
Методика расчета коэффициента В в уравнении 2.4, определяющего устойчивость и скорость сходимости итерационного процесса при расчете полей давления
Чертежи отливок.
Основные обозначения
Рй атмосферное давление, Па
Рр давление в ресивере, Па
Рн начальное давление в камерах машины для литья с противодавлением, Па Рх давление в камере машины, Па
АРХ разрежение или избыточное давление в камере машины, Па
АРр разрежение или избыточное давление в ресивере, Па р газодинамический коэффициент, с
т темн нарастания избыточного давления в камере машины литья под низким давлением у скорость сплава, мс
И уровень сплава, м
2Ы длина металлопровода, м
0 начальное заглубление металлопровода в расплав в тигле, м ур скорость изменения разности действующих на расплав пьезометрических напоров, мс
Ир уровень сплава, отвечающий положениям гидростатического равновесия, м
относительное отклонение значений скорости у от ур,
н относительное отклонение уровня сплава И от значений Лр, р плотность сплава в жидком состоянии, кгм3 о поверхностное натяжение сплава, Джм
краевой угол смачивания
АТ теплопроводность сплава как функция температуры, ВтсмК
СТ теплоемкость сплава как функция температуры, ДжкгК
Н и II функции Кирхгофа и Гудмена
Т температура сплава в ячейке, С р динамический коэффициент вязкости сплава, Па с
у кинематический коэффициент вязкости сплава, м с с,у компоненты тензора напряжений, Па
уу дивергенция вектора скорости
Ру давление жидкого сплава в центре элементарной ячейки, Па
Аф и тщ критические значения коэффициентов Р и т
То начальная температура сплава в форме, С
Т начальная температура стенки формы, С
5ф толщина стенки формы
Акр теплопроводность кокильного покрытия, ВтсмК
Ар толщина слоя кокильного покрытия, см
Яп приведенная толщина стенки питателя, см
Я, приведенная толщина стенки отливки, см
Тн жтемпература нулевой жидкотекучести, С
Тл температура ликвидуса сплава, С
Тс температура солидуса сплава, С
x максимальная продолжительность заливки формы, с
Агсч продолжительность течения сплава до остановки потока, с ад площадь проходного сечения дросселирующего устройства, м2 к показатель адиабаты газа
Я газовая постоянная, ДжкгК соч площадь сечения метаплопровода, м2 аф площадь сечения полости формы, м2 сос площадь сечения стояка, м соа площадь сечения питателя, м
Ь ширина щели в вертикальнощелевой литниковогоггающей системе, м Н0 высота отливки, см
Нс высота стояка, см
С, 1я компонента импульса сплава в ячейке, кгмс
Е теплосодержание сплава в ячейке, Дж
Лг шаг по времени, с
а, термический коэффициент объемного расширения жидкого сплава, Г1 Яе критерий Рейнольдса
Ег критерий Фруда
Тугга продолжительность затвердевания сечения отливки, с гн.ж продолжительность достижения центра сечения фронтом нулевой жидкотекучести, с тл продолжительность достижения центра сечения фронтом ликвидуса, с
II тип отливки
Ш тип метода литья
Л тип литниковойпитающей системы
III число участков в комбинированной отливке
ПН число участков резкого изменения сечений в отливке сгв предел прочности сплава на разрыв, МПа
5 относительное удлинение сплава,
р степень оребрения наружной поверхности металлической формы
УК объем камеры литейной машины, м3.
ВВЕДЕНИЕ


При ЛРД предпочтительным является обеспечение питания отливки снизу через литниковопитающую систему ЛПС. В этом случае влияние естественной конвекции при обеспечении направленного затвердевания необходимо учитывать. Вместе с тем, в литературе очень мало данных по расчетам кинетики затвердевания отливок с учетом естественной конвекции. Применительно к ЛРД эти данные практически отсутствуют. Т отличаются нестабильностью. Температура формы перед каждой очередной заливкой, если не применены сложные методы термостатирования, также является случайной величиной, зависящей от геометрических и тепловых условий, а также темпа работы машины. В этих условиях продолжительность затвердевания отливки, ее структура и механические свойства будут изменяться от отливки к отливке. Поэтому весьма актуальной является разработка методов оптимизации теплового режима металлической формы в естественных условиях ее работы. Как было сказано выше, в отличие от традиционных мет одов литья при ЛРД литниковые системы, главным образом, не выполняют функций регуляторов продолжительности заливки форм. Главное назначение литниковой системы при ЛРД сводится к обеспечению плавного, без существенного развития фонтанирования подвода сплава из металлопровода к полости формы и непрерывного питания отливки из металлопровода в процессе ее затвердевания. Чтобы добиться наилучших условий питания отливки, следует обеспечить ее затвердевание по направлению к металлопроводу. Х2 уД3,4 х , , , . Г0. Г,0 5. Т и Тю начальные температуры перед заливкой стенок формы и сплава в полости формы, С. Условие 1. В работе 5 приведены примеры применения уравнения 1. Л и условий их теплоизоляции Лф п и 5кр п обеспечивающих получение качественных отливок. Как показали результаты гидромоделирования заполнения форм при ЛВВ 5, при апериодическом законе изменения перепада давлений на расплав при скоростях заливки, меньших смс, для обеспечения плавного качественного заполнения формы необходимо, чтобы суммарное сечение питателей Оп, подводящих расплав к полости формы, удовлетворяло условиям
и 0,5. Для обеспечения плавного заполнения полости формы и непрерывного питания затвердевающей отливки из металлопровода сечения питателей и условия их теплоизоляции должны удовлетворять требованиям 1. Очевидно, что выполнить условия 1. В связи с этим возникает необходимость в разработке более полно гидродинамически и теплофизически обоснованных методов оптимизации работы литниковых систем при ЛРД. В работе приведена следующая классификация применяемых при ЛНД конструкций литниковых систем. Автор различает типов литниковых систем, схемы которых приведены в табл. В работе не приведены методы расчета сечений литниковых канатов и конкретные рекомендации по их конструированию. Приведенный в анализ результатов гидромоделирования заполнения полости формы через центральный нижний питатель система типа ЛПС1Н, табл. В ней можно выделить три динамически взаимодействующих друг с другом зоны центральная проточная зона, верхняя боковая циркуляционная и нижняя боковая вихревая застойная зоны. В случае резкого сужения потока возникает его фонтанирование с ниспадением струи и колебаниями уровня сплава. С целью обеспечения плавного характера заполнения автор рекомендует соблюдать предложенный им и рассмотренный в п. Таблица 1. Корпусные, симметричные вертикальной оси детали, крышки и др. Корпусные детали, полые цилиндры, протяженные по вертикальной оси
4. При затвердевании большинства литейных сплавов в сечении отливки образуется двухфазная зона, в которой температура сплава находится в интервале ликвидуссолидус. Относительная протяженность двухфазной зоны при кристаллизации алюминиевых сплавов в момент снятия перегрева в центре сечения отливки может достигать и более. Качество отливки в значительной мере определяется закономерностями кристаллизации и питания отливки в двухфазной зоне. В зависимости от структурномеханических свойств сплава в интервале ликвидуссолидус можно выделить несколько зон. Выше температуры ликвидуса расплав ведет себя как ньютоновская жидкость.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.184, запросов: 232