Повышение качества отливок газотехнического назначения путем автоматизированного управления параметрами технологии

• Автор: Клименко, Михаил Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 186 с.

Содержание
Введение.
1. Состояние проблемы автоматизации управления литейными процессами с использованием давления.

1.1. Тенденции развития специальных способов литья как объекта автоматизации.

1.2. Основные положения исследования процессов литья с использованием давления

1.3. Технологические особенности управляемых процессов литья с

использованием давления.

1.4 Автоматизация управления формированием отливки

1.5. Постановка задач исследования

2. Математическое моделирование управляемого процесса литья.

2.1 Проведение предварительных исследований и анализ результатов

2.2 Математическая модель охлаждения металла
2.2.1. Охлаждение металла во время заполнения формы.
2.2.2. Распределение температур по сечению стенки отливки, кристаллизующейся под давлением
2.2.3 Разработка экспериментально аналитического метода исследования режимов теплового взаимодействия
2.3.Моделирование процесса кристаллизации
2.4 Использование давления в качестве управляемого параметра.
3. Разработка и исследование системы управления процессом.
3.1.Система отливкагидропривод как объект управления.
3.2. Программное наложение давления.
3.3.Разработка структуры автоматизированной системы управления процессом
3.4. Разработка исполнительного гидропривода
3.4.1 Анализ предъявляемых требований.
3.4.2. Определение характеристик гидропривода.
3.4.2.1. Электро идравлический распределитель.
3.4.2.2. Исполнительный гидродвигатель.
3.4.3 Определение параметров гидропривода
4. Разработка программноаппаратного исследовательскою комплекса
4.1. Экспериментальный комплекс и технологическая оснастка.
4.2. Аппаратная реализация исполнительных устройств и механизмов.
4.3. Аппаратная и программная реализация системы управления экспериментальным комплексом для литья с наложением давления
5. Экспериментальные исследования процесса
литья с наложением давления.
5.1. Технологическая реализация процесса
5.2. Управление параметрами процесса
5.3. Исследование свойств полученных изделий и заготовок.
5.3.1. Влияние давления на структуру и химический состав отливок.
5.3.2. Влияние давления на точность, класс шероховатости поверхности отливок
5.3.3. Повышение плотности металла в процессе кристаллизации иод давлением
5.4. Повышение качества управления процессом
Заключение
Список использованной литературы


Этот прогресс в производительности труда потребовал включения в состав проблемы создание литниковых систем наименьшей массы для повышения выхода годного литья [. Потребность машиностроения и приборостроения в крупных партиях заготовок тонкостенных литых деталей сложной конфигурации, разных габаритов и высокой точности размеров и массы привела к созданию новых способов литья, таких как литье под давлением, литье в формы, изготовляемые по выплавляемым моделям, литье выжиманием, литье под низким давлением и вакуумным всасыванием, литье в формы, вращающиеся на столе центробежной машины, и т. Постепенное промышленное освоение и использование перечисленных способов литья выявили их особенности и обусловили необходимость названия перечисленных способов «специальными» видами литья. Однако в главном, т. Ость различия только в технических средствах достижения. Рассмотрим основные положения теории литья с целью определения дальнейшего направления исследовании. Расчетная схема. Охлаждение потока перегретого расплава измеряется при его течении в прямолинейном канале, выполненном в форме плоской щели, т. Далее, расплав из литниковой системы входит в канал под постоянным во времени гидростатическим напором, при этом считается, что гидравлическое сопротивление канала потоку расплава будет уменьшать его начальную скорость настолько незначительно, что ее можно принять как неизменную во время течения расплава. Схематически форма для расчета представлена на рис 1. Рис. Форма лая отливки пластинчатой пробы. Рис. Возможность такого допущения при литье в металлические формы следует из опытов В. Б. Г уляева [. Изменения пути потока во времени течения расплава углеродистой стали 1, серого чугуна 2 и силумина 3 в горизонтальном канале сечением 1x8 мм песчаной формы под напором расплава в стояке 0 мм приведены на рис 1. Кривые на рис. Ь его толщина; ^ потери напора в у -местном гидравлическом сопротивлении литниковой системы. Если к моменту времени / носик потока прошел путь Х=ш, то расплав в сечении каната, отстоящем от входа в него на расстояние '<7-, должен иметь температуру Т<Т}аЭто уменьшение температуры обусловлено охлаждением расплава на пути г. Кинетика охлаждения потока в металлической форме. Л'Л/ изменится на величину -ср8А1(1Т, если р! Г*. Тф Т‘*фРфУф1<-СР^ + Т,. Вт/м'К), Р — коэффициент тепловой проводимости кокильной краски. Вт/ (м2К); кц — коэффициент теплопроводности отливки. Вт/ (м К), Тс — температура среды. К; сф — теплоемкость формы, Дж/(кгК); рф—плотность материала формы, кг/м1; Уф— объем формы, м. Уа — объем отливки, м /ф — толщина стенок формы, м; 1„ — толщина стенок отливки, м. Выражение 1. Т(0) = Тт (1. Температурное поле по длине потока расплава в кокиле Решение дифференциального уравнения (1. Потери перегрева расплава при литье в кокиль. Пусть полость формы представляет собой прямоугольный параллелепипед (рис. I,. Рис. Гь<^, (где Г( — соответственно площади поперечного сечения питателя, коллектора и стояка) . Если Не и Чс протяженность стояка и его приведенный размер, то температуру Тс на выходе из стояка (на входе в коллектор) можно рассчитать по формуле (1. НС. Разность между Тш, и Тс будет характеризовать потерю перегрева расплава при его течении по стояку. Из (1. Если известны /*, /? Эта формула получена в результате решения дифференциального уравнения (1. Т(0)-Т< и для 7,-1 к Здесь Г*—температура расплава на выходе из коллектора (на входе в питатель). Аналогично сели известны 1„, И„ и и„, то из дифференциального уравнения (1. Тп — температура расплава на выходе из питателя (на входе в полость формы). Рассчитаем потерю перегрева расплава при течении его в полости формы. Нели R„ — приведенный размер отливки, И— путь расплава (см. Н=Н0, температура расплава приобретает минимально допустимое значение 7'„=7’,. Тогда из (1. Н,/и0л»п. К = {Э(Г„ - Т) Цср(Т' - Г0)]}р, (1. F„ — площадь поверхности охлаждения отливки в кокиле. Ъ + f. Увеличение приведенных размеров элементов литниковой системы, т. Так как К=У/Г, то возможно лишь уменьшение площади поверхности этих элементов, ибо увеличение их объемов приведет к снижению выхода годного литья, т.