Автоматизация формирования структуры металлического слитка в процессе литья под воздействием управляющего излучения

• Автор: Воробьев, Георгий Георгиевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 110 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ГЛАВА

Общая постановка задачи формирования структуры заготовки из металлического сплава в процессе литья. Выбор и анализ методов и средств построения моделей и управлений для решения задачи формирования структуры металла
1.1. Общее описание и анализ технологий получения удовлетворительной структуры заготовок из легких сплавов
1.2. Анализ процесса формирования структуры слитка с позиции решения задач математической теории поля

. Предложение и анализ управлений процессом формирования структуры слитка

Начальные предположения и основная модель иерархической структуры полей

2.1. Начальные предположения. Теорема вириала. Основные механические свойства полей

2.2. Модель непрерывности движения материального вихря

2.3. Модель физического пространства, содержащего материальный вихрь, движущийся с низкой скоростью

2.4. Модель частицы носителя электрического заряда

Модели вихревых электротоков в металле и их излучений
3.1. Модель вихревого электротока в металле
3.2. Проникающая способность излучений в металл
Конструкция узла излучателя управляющих воздействий ГЛАВА
Функциональная схема и алгоритм автоматизации ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Общая постановка задачи формирования структуры заготовки из металлического сплава в процессе литья. Начальные предположения. Теорема вириала. В настоящее время одним из технологических этапов производств крупногабаритных металлических изделий, таких, как самолеты, корабли, ферменные конструкции и др. Габаритные размеры этих заготовок достигают 8x2x1,5м и более. Непрерывное литье осуществляется в скользящую опоку, и в темпе естественного остывания и твердения слитка, он выдвигается из опоки в вертикальную шахту вниз. Основная трудность получения заготовки требуемого качества связана с ускоренным темпом остывания слитка в начале и при окончании литья. Это отражается в возникновении в слитке внутренних напряжений, приводящих к его растрескиванию на обоих концах. В соответствии с действующей в настоящее время технологией, для получения заготовки требуемого качества концевые части слитка длиной до 2м отрезаются в отходы, и годной полагается только его средняя часть. Исследования в области материаловедения и технологии литья легких сплавов, выполненные более лет тому назад, показали, что качество слитка повышается при максимально возможном уменьшении толщины слоя жидкого металла на горячей стороне заготовки. Однако в связи с относительно высокой вязкостью жидкого металла и трудностями измерения толщины жидкого слоя практически достичь приемлемых параметров процесса литья в заводских условиях не удается. Также не дают хороших результатов предложенные недавно технологии литья в слабых магнитных полях. В этой связи, получение высококачественных заготовок из легких сплавов до настоящего времени является одной из актуальных проблем, требующих глубокой теоретической проработки, и практически реализуемо при автоматизированном управлении процессом литья. Каждая глава предваряется краткой аннотацией, представляющей круг вопросов, рассматриваемых в главе. В первой главе обсуждается круг вопросов, рассматриваемых в диссертации. Приводится общая постановка задачи, решаемой в диссертации, и намечается путь ее решения. В разделе 1. В разделе 1. В разделе с позиций термодинамики и спектрального анализа рассматривается предложение управления формированием структуры слитка моделированием в слое жидкого металла условий термодинамических систем «с отрицательной теплоемкостью». Во второй главе принимаются начальные предположения и ограничения и строится основная модель иерархической структуры полей. В разделе 2. Гельмгольца, доказывается теорема ви-риала для замкнутой системы в сплошной среде, и определяются основные механические свойства данных полей. В разделе 2. В разделе 2. В разделе 2. В третьей главе вырабатывается модель вихревых электротоков в металле и анализируется соответствие излучений этих электротоков физико-химической структуре металла. В разделе 3. В разделе 3. В главе 4 рассматривается предложение конструкции излучателя, отвечающей результатам анализа, выполненного в разд. В главе 5 приведена структура автоматизированной системы литья легких сплавов, отличающаяся наличием схемы управления формированием структуры металла управляющим излучением. Положения и результаты теории, предложенной в диссертации, экспериментально проверены на ОАО «Авиапромналадка» (г. Москва). В исследовании применены: положения теории управления, методы классической механики и механики сплошных сред, положения векторного анализа и математической теории поля, положения теории рядов и спектральных интегралов Фурье, а также ряд сведений из теории теплообмена и технологии литья легких сплавов.