Совершенствование литниковых систем на основе исследования особенностей течения расплава по каналам вращающейся литейной формы

• Автор: Сухорукова, Елена Владимировна
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 163 с. : ил.

Введение

1. Современное состояние и проблемы развития литья с центрифугированием расплава.

1.1. Современное состояние и перспективные направления применения способа литья с центрифугированием расплава

1.2. Особенности формирования отливок в поле действия центробежных сил.

1.3. Анализ условий течения расплава по каналам вращающейся литейной формы.

1.3.1. Анализ кинематических и динамических условий течения расплава

1.3.2. Виды и режимы течения.

1.4. Характеристика литниковых систем и особенности их проектирования.

1.4.1. Классификация и анализ литниковых систем для литья с центрифугированием расплава

1.4.2. Анализ причин низкой пропускной способности литниковых систем.

Выводы и постановка задач исследований.

2. Гидродинамические особенности течения расплава по каналам литниковой системы и разработка се оптимальной конструкции.
2.1. Разработка теоретических зависимостей для расчета основных гидродинамических параметров процесса литья с центрифугированием расплава.
2.2. Анализ условий свободного истечения расплава из металлоприемника.
2.3. Разработка конфигураций элементов литниковой системы
Выводы.
3. Методика исследований
3.1. Анализ параметров моделирования с использованием теории подобия .
3.2. Разработка методики исследований гидродинамических особенностей течения модельной жидкости . по каналам вращающейся литейной формы.V
3.3. Разработка методики лабораторных и опытнопромышленных испытаний литниковой системы конфузорного типа.
3.4. Обработка и анализ достоверности результатов исследований.
Выводы .
4. Исследование гидродинамических особенностей течения модельной. жидкости по каналам вращающейся литейной формы
4.1. Исследование гидродинамических особенностей течения модельной жидкости в металлоприемниках различных конфигураций .
4.1.1. Сравнительный анализ гидродинамических особенностей истечения модельной жидкости из металлоприемников традиционного и конфузорного типов
4.1.2. Исследование влияния основных конструктивных параметров металлоприемника конфузорного типа на гидродинамические особенности течения модельной жидкости
4.1.3. Исследование влияния скорости вращения и заливки формы на гидродинамические . особенности течения модельной жидкости в металлоприемнике конфузорного типа
4.2. Исследование гидродинамических особенностей течения модельной жидкости на участке литниковой системы коллекторполость формирования отливки
4.2.1. Исследование свободного, истечения модельной жидкости из металлоприемника и описание конфшурации потока
4.2.2. Исследование влияния конфигурации коллектора на гидродинамические особенности течения модельной жидкости
4.2.3. Исследование гидродинамических особенностей истечения модельной жидкости из питателей при различных положениях отливки в формеЛ
4.3. Принципы конструирования литниковой системы конфузорного типа
и разработка методики ее расчета.
Выводы.
5. Опытнопромышленные и лабораторные испытания литниковой системы конфузорного типа при изготовлении отливок литьем с центрифугированием расплава
Основные результаты и выводы по работе
Список использованной литературы


Таким образом, современный уровень развития технологии литья с центрифугированием расплава на установках с вертикальной осью вращения форм позволяет получать, в условиях единичного, мелкосерийного и серийного производства, фасонные отливки самого высокого качества, практически любой группы сложности из всех видов сплавов и позволяет решать широкий круг задач в технологии быстрого прототипирования. Получение фасонных отливок методом литья с центрифугированием расплава имеет ряд преимуществ перед стационарным литьем. Вследствие улучшения заполняемости форм повышается точность отливок и уменьшается толщина стенок, повышаются механические свойства и измельчается структура металла, уменьшаются пористость в рыхлота отливок, достигается возможность сокращения расхода металла на литниковые системы . В процессе формирования отливки каждая частица жидкого металла находится под влиянием центробежной силы, действующей в радиальном направлении, в результате чего кристаллизация расплава происходит в поле центробежных сил. Утяжеление частицы металла во вращающейся форме в процессе его кристаллизации определяется гравитационным коэффициентом, и является характерной особенностью процесса центробежного литья. В реальных литейных сплавах выпавшие из расплава твердые кристаллы по удельному весу больше маточного раствора, поэтому под действием центробежной силы они перемещаются от внутренней поверхности к наружней, создавая направленный фронт кристаллизации, при этом более легкий и горячий металл вытесняется на свободную поверхность. При таком перемещении кристаллов относительно жидкости во вращающемся металле возникают конвективные потоки, которые вызывают направленную кристаллизацию и способствуют пропитыванию расплавом междендритных пор. Следовательно, чем более мощными будут конвективные потоки, тем плотнее будет центробежная отливка. При постоянной массе частицы жидкого металла, величина конвективных потоков и эффективный удельный вес будут определяться величиной ускорений со2г . При неизменной координате г величина ускорений, а, следовательно, и конвективные потоки будут определяться угловой скоростью л Изменяя величину со, за счет изменения скорости
вращения формы, можно изменять величину конвективных потоков и эффективный удельный вес в любых пределах, чего нельзя осуществить при стационарном литье. В этом основное преимущество центробежного литья, которое обеспечивает получение более плотной отливки. В работе 2 представлены следующие рекомендации для получения качественной центробежной отливки, которые основаны на направленной кристаллизации от наружной поверхности к центру оси вращения. При такой схеме кристаллизации, когда удельный вес первично выпадающей фазы. Однако в промышленных сплавах имеет место и обратное соотношение в удельных весах первично выпадающих фазах и маточного раствора. В связи с этим, при установлении технологического процесса центробежного литья необходимо считаться с удельным весом первично выпадающих фаз в интервале кристаллизации и остающегося маточного раствора. В.тех случаях,, когда удельный вес первично выпадающей фазы меньше остающейся жидкости, необходимо давать минимальную скорость литья, температуру металла и формы для обеспечения направленной кристаллизации. Идеальным случаем будет тот, при котором скорость литья будет соответствовать скорости направленной кристаллизации. При установлении скорости вращения формы необходимо считаться с интервалом кристаллизации сплава. Чем больше интервал кристаллизации, тем выше должна быть скорость вращения формы 2. Однако, чрезмерное увеличение скорости вращения формы приводит к. В работах 2,, подробно изучено влияние центробежных сил на явление ликвации. Под влиянием центробежной силы явления ликвации, столь заметные и в обыкновенном литье, проявляются еще более резко, причем в большинстве случаев эту особенность центробежного литья можно использовать для улучшения отливок. Наиболее легкие структурные составляющие в большом количестве скопляются на внутренней поверхности отливки, откуда их можно сравнительно легко удалить ,,. Для ослабления обратной ликвации необходимо уменьшать скорость кристаллизации и увеличивать скорость вращения формы.