Гидромеханика литейной формы при литье по газифицируемым моделям алюминиевых сплавов

• Автор: Граблёв, Артём Николаевич
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 109 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ.
Введение.
Глава 1. Развитие производства отливок из алюминиевых сплавов литьм по газифицируемым моделям ЛГМ.

1.1. Характеристика способа

1.2. Преимущества способа

1.3. Из истории развития процесса

1.4. Рациональная область применения

1.5. Перспективы дальнейшего развития.

1.6. Выводы по главе 1

Глава 2. Аналитический обзор теории и технологии ЛГМ для производства

отливок.
2.1. Анализ физической модели ЛГМ.
2.2. Термодеструкция полистирола
2.3. Режимы заливки формы металлом
2.4. Вакуумирование формы.
2.5. Выводы по главе 2
Глава 3. Методика проведения экспериментов и обработка опытных
данных.
3.1. Материалы и оборудование, применяемые для проведения экспериментов.
3.2. Методика по определению заполняемости формы металлом. Проведение эксперимента и обработка опытных данных
3.3. Методика исследования слоя формы на границе формазазор 5. Проведение эксперимента и обработка опытных данных
3.4. Методика определения изменения температуры в зазоре 8. Проведение эксперимента и обработка опытных данных
3.5. Методика экспериментального определения величины зазора 5 между расплавом и моделью из пенополистирола.
Проведение эксперимента и обработка опытных данных
3.6. Выводы по главе 3
Глава 4. Теоретический анализ полученных результатов.
4.1. Модернизированная физическая модель процесса.
4.2. Скорректированная математическая модель процесса.
4.3. Динамика течения металла в узких каналах.
4.4. Выводы по главе 4
Глава 5. Практические рекомендации результатов работы
Общие выводы
Библиографический список
Приложения.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


На основании экспериментальных и теоретических исследований впервые установлен ряд закономерностей, которые позволили модернизировать физическую и скорректировать математическую модели процесса литья по газифицируемым моделям применительно к алюминиевым сплавам, а также разработать физическую модель течения металла в узких каналах литниковой системы. В процессе термодеструкции модели в прилегающем слое формы, в районе зазора «б» между моделью и металлом, образуется упрочнённый слой толщиной 5-г7 мм за счёт конденсации и затвердевания тяжёлых фракций продуктов термодеструкции полистирола, который наряду с газовым давлением в зазоре «5», предотвращает обрушение формы в процессе заливки её металлом. Упрочнённый слой по мере прогревания формы выше 0°С разрушается за счёт вторичной термодеструкции конденсата. Время существования слоя при температуре заливке сплава 0°С составляет - секунд, что обеспечивает необходимую прочность формы на время её заполнения металлом. Течение металла в узких каналах литниковой системы происходит в режиме одностороннего нижнего охвата модели со средней скоростью около см/с, величина которой определяется температурой расплава и газопроницаемостью литейной формы. Максимальная скорость течения металла составляет -г см/с и определяется термическим и механическим сопротивлением модели из пенополистирола. Преждевременная остановка потока расплава в форме по сравнению с литьём по извлекаемым моделям осуществляется в результате потери тепловой энергии металла на термодеструкцию модели, удельная теплота которой при температуре 0°С составляет ,7 кДж/кг. Модернизированная физическая и скорректированная математическая модели литья по газифицируемым моделям алюминиевых сплавов, которые описывают механику формы из песка при заливке её металлом. Физическая модель течения расплава по каналам литниковой системы, которая отражает гидродинамику заполняемое™ формы под действием суммарных сил газового давления, динамического и гидростатического напора металла, силы тяжести с учетом теплоты термодеструкции полистирола при заливке алюминиевых сплавов. Рекомендации по проектированию технологического процесса литья по газифицируемым моделям алюминиевых сплавов в формах из сыпучих огнеупорных материалов. Практическая значимость работы и реализация её в промышленности. Разработанные рекомендации прошли опытно-промышленную проверку на Павлов-Посадском литейно-механическом заводе, а также переданы для внедрения на Волжский литейно-механический завод, ЗАО «Литаформ», ОАО «НИИЛИТМАШ». Публикации н апробация работы. Результаты работы докладывались на V Съезде литейщиков России (г. Москва, - мая года). По теме диссертации опубликовано 3 статьи. Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка из наименований работ отечественных и зарубежных авторов и приложений. Работа изложена на 9 страницах машинописного текста, содержит таблиц и рисунка. ГЛАВА 1. РАЗВИТИЕ ПРОИЗВОДСТВА ОТЛИВОК ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ЛИТЬЁМ ПО ГАЗИФИЦИРУЕМЫМ МОДЕЛЯМ (ЛГМ). Характеристика способа. Литьё по газифицируемым моделям является одним из новейших способов производства отливок, который значительно упрощает процесс их изготовления. Однократно используемая модель, выполненная из пенопласта с литниковой системой, устанавливается в контейнер-опоку и засыпается кварцевым песком, который затем уплотняется вибрацией. Полученная таким образом неразъёмная литейная форма заливается расплавленным металлом, под действием тепловой энергии которого модель газифицируется и замещается им. Таким образом, получается отливка, которая полностью воспроизводит газифицируемую модель. Такая технология, получившая в дальнейшем название «Литьё по газифицируемым моделям» (ЛГМ), решает важнейшую задачу литейного производства - повышение точности отливок до уровня литья по выплавляемым моделям при издержках производства литья в песчаноглинистые формы [1,2, 3]. Способ ЛГМ позволяет получать точные заготовки сложной конфигурации с максимальным приближением по размерам и форме к готовой детали из чёрных и цветных сплавов в условиях серийного и массового производства массой от нескольких грамм до 0 кг и более [2]. Преимущества способа.