Оптимизация металлургических, конструкторских и технологических факторов с целью повышения герметичности и надежности литых деталей из чугуна, работающих в машинах под высоким давлением

• Автор: Дрейзин, Лазарь Семенович
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 271 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Герметичность, как физико-механическое свойство чугуна
в отливках, и факторы, ее определяющие. Анализ состояния вопроса
1.1. Пористость и несплошность в отливках из серого чугуна
1.2. Затвердевание и структура серого чугуна в отливках
1.3. Напряженное состоящие чугунных отливок
1.4. Влияние важнейших факторов на структуру и свойства
чугуна в отливках
1.4.1. Влияние качества исходных материалов на герметичность отливок
1.4.2. Влияние химического состава чугуна на герметичность отливок
1.4.3. Влияние типа плавильного агрегата и условий изготовления отливок на их герметичность
1.5. Некоторые закономерности движения однородной жидкости через поры и несплошности чугунных отливок
2. Методика исследования герметических свойств отливок из
серого чугуна
2.1. Состояние вопроса
2.2. Определение плотности и пористости чугуна
2.3. Определение твердости, прочности и структуры чугуна
2.4. Испытания чугунных образцов на герметичность
2.5. Технологические пробы
2.6. Методика исследования влияния материала литейной
формы на герметические характеристики отливок
2.7. Методика исследования влияния поверхностного микролегирования на герметические характеристики отливок
2.8. Методика исследования влияния случайных отклонений технологии изготовления отливок на их герметичность
3. Исследование влияния некоторых металлургических факторов
на герметичность отливок, из серого чугуна
3.1. Влияние шихтовых материалов и способов плавки чугуна
3.2. Влияние химического состава, легирования и модифицирования чугуна на герметичность отливок
3.3. Влияние пористости и структуры чугуна на герметичность отливок
3.4. Выводы
4. Исследование влияния некоторых конструкторских и технологических факторов на герметичность отливок из серого чугуна
4.1. Влияние конструкторских факторов на герметичность
отливок

4.2. Влияние некоторых технологических факторов на герметичность литых деталей из серого чугуна
4.2.1. Влияние условий плавки и технологии литейной формы
на герметичность литых деталей из чугуна
4.2.2. Влияние микролегирования на герметичность литых деталей
4.2.3. Влияние условий кристаллизации чугуна на герметичность литых деталей
4.2.4. Влияние системы подвода металла в литейную форму
на герметичность литых деталей
4.2.5. Влияние случайных отклонений технологии на герметичность литых деталей
4.3. Выводы
5. Комплексные мероприятия по повышению герметичности
чугунных отливок и эффективность их применения для
литья деталей компрессоров высокого давления
5.1. Оптимизация подбора состава шихтовых материалов для чугунных отливок
5.2. Обеспечение стабильности химического состава в
чугунных отливках
5.3. Комплексное легирование чугунных отливок
5.4. Повышение технологичности конструкций литых деталей
из чугуна
5.5. Изготовление отливок в оболочковых формах
5.6. Микролегирование чугунных отливок
5.7. Применение, металлических форм и локальных холодильников в литейных формах
5.8. Применение эффективных литниковых систем для подвода жидкого чугуна в литейные формы
5.9. Оптимизация технологического контроля изготовления
литых деталей из чугуна
5.9.1. Контроль химического состава чугуна
5.9.2. Неразрушающие методы контроля отливок
5.10. Технологический контроль герметичности отливок
5.11. Экономическая эффективность повышения герметичности отливок
Выводы
Заключение
Список использованных источников
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Развитие и техническое преобразование промышленного производства на основе научно-технического прогресса является одним из важнейших условий укрепления материально-технической базы страны.
Материальной основой технического перевооружения народного хозяйства является машиностроение, главной задачей которого является обеспечить все отрасли высокоэффективными машинами и оборудованием. В последние десятилетия в промышленности, на транспорте и в сельском хозяйстве получили широкое и разнообразное применение сжатые газы, что повлекло за собой развитие новой крупной отрасли - компрессо-ростроения. Отечественное компрессоростроение начало развиваться с 1931 года. За истекший период были созданы современные конструкции компрессоров, выполнены обстоятельные теоретические и экспериментальные исследования в области компрессоростроения и организовано серийное производство компрессоров на многих предприятиях нашей страны.
Отечественным компрессоростроением освоено производство большой серии различных компрессорных машин, начиная от вакуум-насосов, газодувок и кончая компрессорами высокого и сверхвысокого давления.
Повышенные скорости, жидкие рабочие и газовые среды (воздух, фреон, углекислый газ, водород, гелий и др.), в условиях которых работают компрессоры, усиливают необходимость жестких требований, предъявляемых к деталям компрессоров. Особенно высокие требования предъявляются к специфическим литым деталям цилиндровой, поршневой и корпусной групп.
В современных компрессорных установках масса литых деталей составляет 60-80 %. Большинство литых деталей изготавливаются из серого чугуна. К литым деталям для компрессоров предъявляются высокие требования по структуре, физико-механическим свойствам, чистоте по неметаллическим включениям и др.
Особенно высокие требования предъявляются к отливкам по плотности и герметичности. В литых деталях, прошедших механическую обработку и работающих под высоким давлением, недопустимы течь, местные «потения», возникающие в процессе гидроиспытаний или эксплуатации.
Высокие технические требования к литым деталям для компрессоров высокого давления значительно усложняют их производство и требуют решения ряда технических задач по разработке и внедрению в производство надежных способов получения литых деталей высокой герметичности. Несмотря на то, что по вопросам повышения герметичности отливок имеются некоторые теоретические разработки и производственный опыт заводов, в настоящее время требуется дальнейшее изучение этой важной характеристики сплавов. Получение герметичных литых деталей

Рис. 1.1. Схема проникновения жидкости через стенку отливки из чугуна
При известной зависимости давления Р от средней длины графитовых включений можно определить герметичность.
Указанные зависимости получены с учетом ряда допущений. В частности, не принято во внимание влияние формы графита на концентрацию напряжений в чугунной отливке, которая оказывает существенное влияние на прочностные и герметические характеристики чугуна.
Важную роль чувствительности к надрезам графитовых включений в чугуне отводит Н. Г. Гиршович [9]. Действие надреза определяется его длиной Г, углом а и радиусом кривизны острия графитового включения р (рис. 1.3). Вследствие концентрации напряжений у надрезов образуются пики напряжений.
Теоретический коэффициент концентрации напряжений ак в присутствии графита может быть определен в зависимости от длины графитового включения Г и радиуса кривизны его острия р
ак = = 1 + 2-, (1,12)

Для чугуна с глобулярным графитом ак = ——, где с1 - диаметр
1 + /и /Ь
графита, Ь - расстояние между центрами включений.
Для пластинчатого графита ак имеет более высокие значения, но, благодаря взаимному действию надрезов, их величина уменьшается.
Изменение свойств чугуна от надрезов графита в более полной мере выражает эффективный коэффициент концентрации напряжений Ка. Действие надреза оказывается значительно меньше, чем по теоретическому расчетному коэффициенту а