Разработка теории и технологии центробежно-планетарного литья кольцевых заготовок

• Автор: Андреев, Антон Александрович
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 134 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 .Факторы управления структурой кольцевых деталей тел вращения при центробежном литье

Влияние условий кристаллизации на размер зерен отливок

1.2. Влияние центробежного литья на формирование структуры

1.2.1. Влияние динамического воздействия на кристаллизацию центробежных отливок при литье с горизонтальной осью
вращения

1.2.2. Относительное движение жидкости при вращении формы

вокруг горизонтальной оси с постоянной скоростью.

1.3. Центробежнопланетарный способ литья

1.3.1. Конструкгивныс особенности ЦП установок

1.4. Факторы, влияющие на структурообразование при лигье
баббита.
1.1.3. Влияние температуры на формирование структуры баббита
Цель и задачи работы..
2. Методика исследования процессов
центробежнопланетарного ЦП литья
2.1. Лабораторные литейные установки.
2.1.1. Установка ЦПЛ с клинорсменной передачей.
2.2. Установка ЦПЛ с зубчатой планетарной передачей
2.3. Предварительный анализ процесса движения жидкости в Ц
2.4. Методы изучения гидравлических и металлургических
особенностей Ц процесса л итья.
Выводы.
3. Гидродинамический анализ процессов движения жидкости в планетарно вращающейся форме.
3.1. Анализ состояния жидкости при отсутствии захвата е
формой.
3.2. Расчет свободной поверхности жидкости при захвате во
вращение ЦП формой.
3.2.1 .Постановка задачи и вывод основных дифференциальных уравнений.
3.2.2.Преобразованис дифференциальных уравнений и граничных условий
3.2.3.Решение и анализ уравнений.
4. Анализ гидравлических особенностей центробежнопланетарного литья.
4.1. Анализ вовлечения жидкости во вращение в планетарной
форме. 7
4.2. Анализ вариантов движения жидкости в ЦП форме
4.3. Определение средней относительной скорости движения жидкости
4.4. Связи между вариантами движения жидкости в планетарной
форме.
4.5. Выбор режимов вращения ЦП формы
Выводы
5. Исследование отливок из сплава Б, полученных центробежноиланетарным литьем
5.1. Изучение процесса ЦПЛ
при получении отливок из баббита Б
5.2. Мощность, потребляемая при ЦП литье
5.3. Анализ параметров затвердевания отливки
5.4. Анализ влияния режимов ЦПЛ на микроструктуру отливок из сплава Б.
5.5. Влияние изменения скорости движения расплава в форме на структурообраэование.
5.6. Механизм измельчения фазы в баббите Б при ЦПЛ
5.7. Диаграмма структур баббита Б
в поле режимов работы ЦПЛ
5.8. Рекомендации но практическому использованию
результатов исследований.
5.8.1. Рекомендации по применению ЦПЛ при производстве баббитовых подшипников.
5.8.2. Последовательность разработки технологии при ЦПЛ
баббита Б
5.8.3. Выбор электродвигателя для машины ЦПЛ.
5.9. Практическое использование результатов работы .
Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Литература


Основы теории кристаллизации разработаны М. Фольмером с использованием воззрений И. Гиббса и развивалась в трудах Я. И. Френкеля. А. Н. Колмогорова, В. И. Данилова а также в работах других советских и зарубежных ученых (В. Д. Кузнецова, И. Л. Миркина, Я В. Грсчного. Б. Чалмерса, К. А. Джексона, Р. Кана, Л. Е. Овсиенко, Н. Н. Сироты и У. Вайнгарда |9). Теория формирования кристаллического строения огливок описана в трудах русских ученых Г. Ф.Баландина [7,8. Б.Б. A.А. Рыжикова. Наиболее систематично и глубоко эта проблема рассмотрена Г. Ф. Баландиным [9]. Особенности формирования кристаллического строения при центробежном литье рассматривались в работах М. B.А. Ефимова []. Процесс кристаллизации из жидкого состояния заключается в выстраивании дальнего порядка и происходит при температуре Т, меньшей равновесной Т0, соответствующей температуре плавления. Кристаллизация происходит как ход процессов образования твердых зародышей и роста их. В = -I ' - постоянная металла, к - постоянная Больцмана. Ку - кинетический коэффициент, учитывает свойства сплава. Из изложенного видно, что размер зерна кристаллической структуры отливок из известного сплава в основном зависит от величины Д7 Увеличение переохлаждения сплавов происходит при увеличении скорости теплоотвода. Другим средством резкого изменения дГявлястся приложение давления на жидкий металл, находящийся при температуре, близкой к Т0. Достаточно подробное изложение влияния давления на структурообразование приведено в работе А. И. Батышева []. Здесь показана роль механического давления при затвердевай и и в измельчении макро и микроструктуры. Наиболее эффективно приложение давления в начале этапа затвердевания сплава. Увеличение температуры литья, снижение начальной температуры формы приводит к образованию крупных столбчатых кристаллов, ухудшающих свойства изделий. Давление способствует ускорению кристаллизации и повышению изотропности отливок. Практика жидкой штамповки и литья под давлением [9,,] (на разных сплавах) показывает повышение прочности в 1,5 раза, а ударной вязкости в 2,5 раза в сравнении с литьем в песчаные формы. Эти эффекты получаются ввиду измельчения структуры и предупреждения образования усадочных раковин и пор. Здесь необходимо давление на затвердевающий металл величиной - 9 Па. Такое давление создают при литье медных и легкоплавких сплавов, однако для фасонного литья стали, титана жаропрочных и тутоплавких сплавов при литье под давлением возникают серьезные затруднения, связанные с малой стойкостью оснастки, даже если её изготавливают из молибдена. Решением задачи но получению фасонных отливок из высокотемпературных сплавов под давлением занимался С. П. Серебряков [] при отработке процесса литья с гидропрессованием. Сущность этого метода в заливке сплава в тонкостенную керамическую оболочку и погружении залитой формы в жидкий агент давления - масло, которое подвергается сжатию давлением до v Па. Скорость нарастания давления на отливку здесь до К) Па/с. Этот метод имеет серьезные перспективы, однако промышленного использования он пока не получил. Интересно предложение A. B. Попова и др. Однако здесь созданию больших давлений препятствует ограниченная прочность литейных форм и необходимоегь применения супсрцснтрифуг, которые для литейных процессов не разработаны. Идея A. Выполнен расчет величины давления в форме с жидким оловом но формуле [] р = рогг2/2, где г - радиус точки, р -плотность расплава, (о - скорость вращения формы, рад/с (рис. A.B. Попова, т. МПа может быть создано только при весьма больших скоростях вращения (~ рад/с). Переохлаждение металлов при создании давления в ходе затвердевания возникает ввиду того, что давление способствует образованию фазы с меньшим объемом. Для литейных сплавов удельный объем твердой фазы меньше, а плотность больше, чем у жидкой фазы (при Г«). Рис. Поэтому давление повышает температуру плавления. При быстром из^ менении давления возможны существенные изменения хода структурообра-зования, что можно использовать для улучшения свойств отливок.