Разработка эффективной технологии изготовления чугунных крупнотоннажных отливок цилиндровых втулок судовых дизелей с повышенными прочностными характеристиками

• Автор: Илюшкин, Дмитрий Алексеевич
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Брянск
• Количество страниц: 121 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ СТРУКТУРООБРАЗУЮЩИХ ФАКТОРОВ НА ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ЧУГУНА В ОТЛИВКАХ.
1Л. Условия эксплуатации, технология производства и основные требования, предъявляемые к цилиндровым втулкам судовых дизелей

1.2. Анализ влияния формы графита на показатели структуры и свойств чугуна

1.3. Анализ физикомеханических характеристик отливок из чугуна с вермикулярным графитом

1.3.1. Механические свойства чугуна с вермикулярным графитом в отливках

1.3.2. Технологические свойства.

1.3.3. Эксплуатационные свойства

1.4. Способы получения чугуна с вермикулярным графитом.

1.5. Тепловое взаимодействие металла и формы, методы компьютерного моделирования литейных процессов
1.6. Цели и задачи работы
2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ ОТЛИВОК ЦИЛИНДРОВЫХ ВТУЛОК СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ В УСЛОВИЯХ СУЩЕСТВУЮЩЕГО ПРОИЗВОДСТВА.
3.1. Исследование параметров кристаллизации отливок втулок цилиндров в литейных формах существующего производства
3.2. Исследование особенностей затвердевания массивных отливок цилиндровых втулок в условиях существующего производства с использованием метода компьютерного моделирования.
3.3. Выводы и рекомендации по совершенствованию технологических процессов производства отливок цилиндровых втулок судовых дизелей
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА
НА УСАДКУ ВТУЛОЧНОГО ЧУГУНА.
4.1. Исследование влияния химического состава на усадку втулочного чугуна с применением математического метода планирования эксперимента.
4.2. Компьютерное моделирование объемной усадки втулочного чугуна в отливках шаров 0 0 мм.
4.3. Выводы
5. РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК ЦИЛИНДРОВЫХ ВТУЛОК С ВЫСОКИМИ СВОЙСТВАМИ.
5.1. Разработка новой конструкции литейной формы и параметров литья, обеспечивающих направленное затвердевание отливок в литейной форме.
5.2. Разработка технологии получения чугуна с вермикулярным 1рафитом для отливок цилиндровых втулок судовых дизелей
5.1.1. Разработка и освоение технологии получения чугуна с вермикулярным графитом.
5.1.2. Разработка технологии получения перлитной структуры чугуна с вермикулярным графитом на рабочей поверхности втулки
5.3. Выводы.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Разработка новой конструкции литейной формы и параметров литья, обеспечивающих направленное затвердевание отливок и регулируемое их охлаждение в литейной форме в интервале эвтектоидного превращения. Разработка и освоение технологии получения чугуна с вермикулярным графитом, обеспечивающего перспективу повышения прочностных свойств крупнотоннажных втулок судовых дизелей. С использованием метода компьютерного моделирования и на основании результатов экспериментальных исследований установлены закономерности затвердевания и параметры кристаллизации разных типов крупнотоннажных чугунных отливок цилиндровых втулок в условиях действующего производства. При этом показано, что образование усадочных дефектов в тепловых узлах отливок обусловлено недостаточной эффективностью работы питающей прибыли и разной скоростью затвердевания отдельных частей разностенной отливки в литейной форме. На основании выявленных закономерностей разработана новая конструкция литейной формы и параметры литья крупнотоннажных цилиндровых втулок, обеспечивающие направленное затвердевание и получение качественных без усадочных дефектов отливок, перлитную структуру и повышенные прочностные характеристики чугуна в рабочей зоне стенки втулки. Разработаны новая технология получения чугуна с вермикулярной формой графита и параметры охлаждения отливки в литейной форме в интервале эвтектоидного превращения, обеспечивающие повышение прочностных характеристик ов ЗООМПа крупнотоннажных втулок цилиндров судовых дизелей. С привлечением математического метода планирования эксперимента выбраны рациональные химические составы втулочных чугунов, обеспечивающие в отливках массой от 4,0 до 7,5 тонн с толщиной стенок соответственно от 0 до 0 мм стабильное получение заданной структуры и прочностных свойств металла. Для реализации новой конструкции литейной формы подобраны составы формовочных смесей для изготовления частей формы, обеспечивающие по своим тсплофизическим свойствам коэффициенту тепловой аккумуляции тепла направленное затвердевание и получение качественных без усадочных дефектов отливок. Разработан новый способ модифицирования исходного расплава, обеспечивающий получение чугуна с вермикулярной формой графита и повышенными прочностными характеристиками. Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на IX съезде литейщиков России Уфа, г. Проблемы качества машин и их конкурентоспособности Брянск, г. Наука и производство Брянск, г. Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано научных работ в журналах и сборниках трудов российских и международных научнотехнических конференций, в том числе 5 в изданиях и журналах, рекомендованных ВАК. Получен патент на изобретение 0. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованной литературы из 8 наименований. Она содержит 1 страницу текста, рисунок и таблиц. ГЛАВА 1. Втулка цилиндра массивная деталь толщиной стенки до 1 мм и весом до кг рис. В процессе эксплуатации втулки подвергаются коррозионному и абразивному износу, интенсивность которого определяется как условиями эксплуатации соблюдение режима подачи масла, чистота масла и топлива и т. Рис. Так втулка судового дизеля должна работать без замены не менее тыс. Бар. В соответствии с ТУ отливки цилиндровых втулок судовых дизелей должны изготавливаться из серого чугуна лицензионного химического состава с временным сопротивлением разрыву при растяжении ав не менее 5 МПа в теле отливки и твердостью НВ кгмм2. Их микроструктура должна состоять из пластинчатого графита с длиной включений 0 мкм и пластинчатого перлита, в котором допускается не более 3 феррита, цементита. Требуемый химический состав приведен в табл. Таблица 1. Отливки цилиндровых втулок судовых дизелей на ЗАО Управляющая компания Брянский машиностроительный завод УК БМЗ изготавливают в настоящее время в полупостоянные многослойные комбинированные формы с горизонтальным разъемом рис. Формовка осуществляется по шаблону. Рис. Постоянный слой формы изготавливают периодически через 0 0 плавок. После выбивки отливок остатки облицовочного слоя удаляют и наносят новый.