Совершенствование технологии изготовления изделий из алюминиевых сплавов штамповкой кристаллизующегося металла

• Автор: Гришин, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 05.03.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 203 с. : ил

Содержание
Введение

Глава 1 Состояние вопроса по литературным источникам, цель и задачи исследований

1.1 Механизм формообразования и уплотнения в процессе штамповки

кристаллизующегося металла

1.2 Давление и продолжительность его воздействия на металл .

1.3 Скорость деформирования

1.4 Влияние температуры заливки металла на технологический процесс

1.5 Температура штампа. Рекомендуемые значения

1.6 Технологические смазки, применяемые при штамповке кристаллизующегося

металла
1.7 Применение вибрации при литье для улучшения механических свойств
отливок
1.8 Оборудование, применяемое для штамповки кристаллизующегося металла
Выводы по первому разделу. Задачи работы
Глава 2 Теоретические предпосылки по решению данной задачи
2.1 Расчет охлаждения металла поковки
2.1.1 Использование дифференциального уравнения теплопроводности Фурье-Кирхгофа при решении задачи теплопередачи при штамповке
2.1.2 Решение уравнения теплопроводности
2.2 Расчет охлаждения металла в процессе штамповки
2.2.1 Расчет охлаждения металла поковки в общем случае
2.2.2 Охлаждение расплава при переносе от печи к штампу
2.2.3 Охлаждение расплава в штампе до приложения давления
2.2.4 Расчёт процесса затвердевания поковки
2.2.5 Расчет охлаждения затвердевшей поковки до температуры извлечения
2.3 Расчет необходимой силы деформирования
Выводы по второму разделу

Глава 3 Экспериментальные исследования технологических параметров штамповки
кристаллизующегося металла
3.1 Определение силы деформирования
3.2 Эксперимент по определению времени деформирования
3 .3 Исследования затрат силы деформирования на трение
3.4 Исследование влияния температуры заливаемого металла на качество
изготавливаемых изделий
3.5 Исследование влияния температуры штампа на качество изготавливаемых
изделий
3.6 Экспериментальные исследования скорости деформирования
Выводы по третьему разделу
Глава 4 Сопоставление теоретических и экспериментальных данных.
4.1 Продолжительность воздействия силы деформирования на кристаллизующийся
металл
4.2 Сила деформирования, и ее изменение в процессе штамповки
кристаллизующегося металла
4.3 Рекомендации по выбору рациональной температуры заливки расплава в штамп_
4.4 Рекомендации по выбору рациональной температуры штампа
4.5 Рекомендации по применению рациональных технологических смазок
4.6 Требования, предъявляемые к сплавам для штамповки кристаллизующегося
металла
4.7 Рекомендации по заливке металла в штамп
4.8 Рекомендации по проектированию оборудования и оснастки
Общие выводы
Список литературы
Приложение

Много проблем остается и при изготовлении деталей из жидких цветных металлов, хотя вследствие сравнительно низкой температуры плавления и высокой теплопроводности удалось решить много практических задач и наладить производство ряда промышленных изделий. Тем не менее, остаются нерешенными такие задачи, как анализ влияния внешних воздействий на жидкий металл, определение рациональных параметров деформирования и т.п.
Ниже, в настоящей работе, сделана попытка решить некоторые задачи, возникающие при деформировании кристаллизующегося металла.
Научная новизна работы состоит в разработанной математической модели процесса деформирования и затвердевания цилиндрической поковки, которая учитывает механические и тепло- физические свойства металла поковки и инструмента, условия теплообмена и затвердевания поковки, условия трения в зоне контакта и др. факторы.
Практическая ценность работы заключается в:
- рекомендациях по выбору режимов штамповки кристаллизующегося алюминия;
- рекомендациях по выбору технологических смазок, обеспечивающих извлечение поковки из штампа без затруднений;
- рекомендациях по проектированию оборудования и инструмента, обеспечивающего стабильность технологического процесса.

Таким образом в вышеупомянутых работах [3, 4, 11, 15, 17], для расчёта времени затвердевания, рекомендуют пользоваться следующей формулой: ■? = к4т , называемой “законом квадратного корня“, где 5 - толщина затвердевающей корки, Т- время затвердевания отливки, к - коэффициент затвердевания.
Источником ошибок является неопределенность величины к, зависящей от многих факторов, среди которых такие важные, как соотношения размеров отливки и свойства противопригарного покрытия.
Продолжительность времени затвердевания, рекомендуемое в источниках [1, 8, 23], определяется из расчёта 0,8 -1,0 сек на 1 мм сечения.
В упомянутых в этом разделе публикациях, рекомендуемые значения давлений необходимых для выполнения операции жидкой штамповки определялись исходя из производственного опыта и по экспериментальным данным [26, 56, 55, 10, 5, 8, 7, 21, 31, 12, 15, 17, 11, 38] и только в работах [13, 14] рассчитывается по аналитической зависимости.
Наша задача состоит в определении рабочих давлений для выполнения операции жидкой штамповки алюминиевого сплава опытным путём и теоретически. Критерием качества полученных деталей будем считать: отсутствие литейных пороков макроструктуры, получение мелкозернистой микроструктуры и отсутствие пористости отвечающей за механические свойства, а также качественное выполнение поверхности.