Особенности напряженно-деформированного состояния оболочковых форм в литье по выплавляемым моделям при их изготовлении и заливке расплавом

• Автор: Некрасов, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Комсомольск-на-Амуре
• Количество страниц: 186 с.

1.1. Напряженнодеформированное состояние оболочковой

формы и существующие методы снижения его уровня

1.1.1. Послойное нанесение и сушка огнеупорных слоев.

1.1.2. Выплавление модели.

1.1.3. Прокаливание оболочковых форм

1.1.4. Заливка оболочковых форм

1.2. Анализ существующих методов определения внутренних напряжений, возникающих в оболочковых формах.

1.3. Постановка задач исследования.

1.4. Выводы

ГЛАВА 2. МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Структура и объекты исследований

2.2. Исходные материалы для изготовления пористых моделей и пористых оболочковых форм
2.3. Приготовление модельных составов, суспензии и оболочковых форм.
2.4. Контроль свойств и качества суспензии.
2.5. Методики исследования свойств оболочковых форм
2.6. Методика проведения тензоизмерений
2.6.1. Определение деформаций в слое оболочковой формы при измерении сопротивления тензорезистора
2.6.2. Определение критических деформации и напряжений возникающих в оболочковой форме при ее разрушении .
2.6.3. Анализ погрешности тензоизмерений.
2.7. Методика определения гидромеханического давления струи расплавленного металла на оболочковую форму при ее заливке
2.8. Методики исследований свойств отливки
2.9. Выводы.
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ
ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ОБОЛОЧКОВЫХ ФОРМ
3.1. Деформационные процессы при сушке оболочки.
3.2. Деформационные процессы в оболочке при выплавлении модели
3.3. Деформации в слоях оболочковой формы при ее сушке и выплавлении модели
3.4. Выводы
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ
ПАРАМЕТРОВ ЗАЛИВКИ ОФ РАСПЛАВОМ НА ВЕЛИ ЧИНУ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ
4.1. Влияние конструкции зумпфа на величину гидродинамичес
кого давления.
4.1.1. Особенности гидродинамики моделирующей жидкости при заливке оболочковых форм с различным конструктивным исполнением литниковопитающей системы
4.1.2. Особенности гидродинамики моделирующей жидкости при заливке оболочковой формы с экспериментальной конструкцией литниковопитающей системы
4.2. Влияние высоты заливки оболочковой формы на величину гидродинамического давления
4.3. Совместное влияние конструктивных параметров оболочковых форм и условий их заливки расплавом на величину гидродинамического давления.
4.4. Выводы
ГЛАВА 5. ПРОМЫШЛЕННОЕ ОПРОБЫВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ИССЛЕДОВАНИЙ
5.1. Качество экспериментальных оболочковых форм и технологические особенности их применения.
5.2. Качество отливок, получаемых в экспериментальных оболочковых формах.
5.3. Выводы.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ
ЛВМ литье по выплавляемым моделям
ВМ выплавляемые модели
ОФ оболочковая форма
ЭТС этилсиликатное связующее
ОН огнеупорный наполнитель
НДС напряженнодеформированное состояние
АЦП аналогоцифровой преобразователь
Р гидромеханическое давление Па
Рд гидродинамическое давление, Па
Рст гидростатическое давление, Па.
П показание пъезодатчика, уел. ед.
Пт показание тензодатчика, уел. ед
ВВЕДЕНИЕ


Работа выполнена в лабораториях кафедры МиТЛП ГОУ ВПО КнАГТУ, ИМиМ ДВО РАН, ОАО КнААПО. ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВА
Одной из главных задач в экономическом развитии страны является применение новых технологий в промышленности с целью создания более совершенных технологических процессов обеспечивающих получение отливок высокого качества при снижении себестоимости. Несмотря на то, что ЛВМ занимает одно из ведущих мест среди прогрессивных методов получения точных отливок, существует достаточно высокий брак отливок, связанный с низкой деформационной устойчивостью и трещиностойкостыо ОФ на различных технологических этапах формообразования и получения отливок. Основным источниками брака отливок по засору до в ЛВМ являются модельный состав, оболочковая форма, опорный наполнитель и шлаковые включения заливаемого расплава 9, , , , . Как видно из схемы, представленной на рис. Анализируя состояние технологического процесса получения отливок на нескольких машиностроительных предприятиях, при послойном нанесении слоев ОФ, технологической обработки и ее заливки табл. Высокий процент брака отливок по засорам до часто встречается в цехах ЛВМ, использующих технологии изготовления оболочковых форм с вакуумно или воздушноаммиачным отверждением. В работе представлены результаты исследований причин возникновения брака в одном из цехов, применяющих такую технологию. Рис. Таблица 1. К косвенным подтверждениям участия газов в этом процессе относятся вдавливание засорных осколков в поверхность, утапливание их в жидком металле с последующим выходом газов через каналы на поверхность. Трещиностойкость ОФ зависит, главным образом, от их напряженнодеформированного состояния на различных этапах формообразования. Снижение НДС значительно повышает их трещиностойкость и сокращает брак отливок по засорам и поверхностным дефектам. Несовершенство процессов формообразования приводит к образованию микро и макротрещин в структуре оболочки. При прокаливании, формовке и особенно в первый момент заливки ОФ расплавом происходит раскрытие трещины, а в некоторых случаях разрушение оболочки. Это является дополнительной областью проникновения засорений в оболочку. Учитывая выше сказанное, можно заключить, что брак отливок по причине засора ОФ является наиболее распространенным видом брака в литье по выплавляемым моделям и составляет более половины общего количества брака отливок. Высокие показатели этого вида брака обусловлены недостаточным качеством оболочковых форм и их напряженнодеформированным состоянием на этапах формообразования. Исследование НДС ОФ на основных этапах технологического цикла получения отливок в ЛВМ поможет выявить характер трещинообразования в ОФ и разработать методы по его снижению. Напряженнодеформированное состояние оболочковой формы и существующие методы его снижения. Причиной появления трещин и нарушение целостности разрушение ОФ являются напряжения, возникающие в оболочке, что в дальнейшем снижает эксплутационные характеристики ОФ и приводит к браку отливок. Повышение трещиностойкости ОФ как обобщенного понятия критерия оценки прочности, длительной жаропрочности и термостойкости является приоритетным направлением развития и совершенствования процесса литья по выплавляемым моделям, с целью получения качественных отливок и увеличения выхода годного. На рис. ОФ на всех этапах формообразования оболочек, удаления моделей, заформовывания в опорный наполнитель и прокаливания ОФ. Одной из основных причин несовершенства существующего формообразования по ВМ является многочисленность факторов, которые не позволяют изготовлять оболочки со структурномеханическими свойствами, близкими к теоретически возможным. Послойное нанесение н сушка огнеупорных слоев. При нанесении на модель первого слоя в результате испарения жидкой составляющей в покрытии возникает градиент температур по толщине. Исследованиями ряда авторов , установлено, что разница температур составляет С. Рис. Классификация способов снижения напряженнодеформированного состояния оболочковых форм на всех этапах формообразования оболочек.