Экспериментальный и расчетный анализ деформационных процессов при формировании размерной точности стальных отливок

• Автор: Желателева, Римма Валерьевна
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 159 с.

Содержание
Введение

1. Состояние вопроса и постановка задачи.

1.1. Изучение факторов, влияющих на усадку литейных сплавов и отли

1.2. Анализ процессов, происходящих при взаимодействии литейной формы и отливки

1.3. Компьютерное моделирование и САПР изготовления отливок

1.4. Припуски на механическую обработку отливок

1.5. Постановка задачи.

2. Методика измерения размеров.

2.1. Исследование размерной точности отливок.

2.2. Анализ результатов измерений

3. Разработка компьютерного метода прогнозирования реализованной усадки и расчета припуска
3.1. Задачи прогнозирования реализованной усадки стальных отливок
3.2. Разработка системы классификационных признаков
3.3. Разработка системы управления базами данных по накоплению и группированию размеров по классификационным признакам
3.4. Построение алгоритма программы расчета общего припуска
4. Прогнозирование значений усадки в сложных
локальных условиях.
4.1. Разработка обобщенной реологической модели напряженнодеформированного состояния формовочной
смеси и стальной отливки при ее охлаждении.
4.2. Особенности поведения стали в процессе охлаждения
отливки
4.3. Общие закономерности деформации нагретых смесей
4.4. Построение моделей напряженнодеформированного состояния отливки при охлаждении.
4.4.1. Модель напряженнодеформированного состояния стали
ЗОЛ при температуре от С до С и проверка е адекватности
4.4.2. Модель напряжен нодеформированного состояния стали ЗОЛ при температуре от ОС до 0 ОС
и проверка е адекватности.
4.5. Разработка расчетноэкспериментальной методики
определения реологических характеристик стали.
4.5.1. Выбор экспериментального образца и условия
проведения эксперимента
4.5.2. Экспериментальная установка и алгоритм обработки
данных.
4.5.3. Определение реологических коэффициентов стали при охлаждении отливки.
4.6. Расчет напряженнодеформированного
состояния отливок
4.7. Разработка алгоритма определения
усадочных деформаций отливок
4.8. Определение напряженнодеформированного
состояния отливок.
4.9. Результаты расчета напряженнодеформированного
состояния и действительной усадки отливки Корпус
Выводы
Литература


При малых концентрациях легирующих элементов коэффициент термического сжатия изменяется незначительно и преобладает фактор расширения интервала развития усадки, в результате чего усадка до превращения возрастает, величина усадки после превращения снижается. Это снижение происходит за счет понижения температуры превращения и коэффициента термического сжатия. Конечная величина линейной усадки определяется изменением коэффициента термического сжатия аустенита или феррита, изменением температурного интервала развития соответствующих этапов усадки и структурой, которая получается в отливке после превращения аустенита. Кроме состава стали на линейную усадку влияют и другие факторы, в первую очередь скорость охлаждения. Скорость охлаждения отливки зависит от ее приведенной толщины, температуры заливки, теплофизических свойств и температуры формы, состава металла. Все эти факторы, как показали работы [3,,], существенно влияют на величину линейной усадки. По мнению Грузных И. В. [] влияние скорости охлаждения отливок на линейную усадку имеет двойственный характер. С одной стороны, увеличение скорости охлаждения действует подобно легирующим элементам, способствующим переохлаждению аустенита, в результате чего уменьшается температура превращения аустенита, сужается интервал развития усадки после превращения. Получаются менее равновесные структуры с меньшим коэффициентом усадки и в итоге уменьшается величина линейной усадки. Усадка поверхностных слоев при этом протекает в условиях пластичного состояния центральной зоны, при незначительном сопротивлении усадке. Однако, при дальнейшем охлаждении, усадка центральной зоны отливки дополнительно сжимает поверхностные слои, вследствие чего отливка получает большую усадку. В работе [] эксперименты определения усадки осуществлялись на цилиндрических образцах. Исследования показывают, что с увеличением диаметра образца с до мм, полная усадка до превращения, а также величина расширения при превращении уменьшается; считается, что это связано с уменьшением скорости охлаждения и увеличением сопротивления формы линейной усадке (таблица 1. В реальной форме усадка отливки является результатом не только сокращения металла при охлаждении, но и влияния теплового и силового взаимодействия отливки и формы. Жидкий металл деформирует форму, вызывая увеличение размеров отливки, также происходит тепловое расширение формы, в результате этого происходит уменьшение усадки. Особенно значительное влияние эти явления оказывают на усадку отливок отлитых в сырых песчано-глинистых формах. В работе [], получены зависимости действительной усадки отливок из серого и ковкого чугуна от длины отливки и изменение (неравномерности) усадки по длине при отсутствии механического и термического торможения усадки. Характер полученных зависимостей объясняется деформацией формы при заливке. Причиной зависимости действительной усадки от номинального размера кроме деформации формы при заливке может быть неравномерность усадки по длине. На размеры отливки оказывают влияние и технологические факторы, которые нужно учитывать при выборе величины усадки, задаваемой при изготовлении модели. Цф)= есв( 1 -Ефрф/Емрч) (1. Еф, Ем - модуль упругости формовочной смеси и металла отливки; Рф, Рм - сечение деформированного слоя формовочной смеси и сечение отливки претерпевающей деформацию, ^. Таблица 1. М - размер модели по чертежу, - размер отливки по чертежу. Максимальная свободная усадка углеродистых сталей 2,% наиболее заметно снижается лишь по мере увеличения содержания углерода до 0,2%. Поэтому средняя величина литейной усадки 1,5%, которую технологи часто принимают без учета конструктивных особенностей отливки, нередко вызывает существенные отклонения фактических размеров отливки от заданных по чертежу. В условиях единичного производства отливок нельзя рассчитывать на корректировку размеров модели по результатам разметки первой отливки, каждое грубое отступление может серьезно повлиять на стоимость и сроки изготовления отливки. Василевского П. Ф. [ стр. Таблица 1.