Управление качеством крупных отливок цилиндровых втулок из чугуна

• Автор: Тупатилов, Евгений Анатольевич
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Брянск
• Количество страниц: 135 с. : ил

Введение
ГЛАВА 1. Анализ влияния структурообразующих факторов на формирование кристаллического строения и свойств отливок из серого чугуна

1.1 Условия эксплуатации, технология производства и основные

требования, предъявляемые к цилиндровым втулкам из чугуна

1.2 Связь параметров структуры и свойств серого чугуна

1.3 Анализ влияния структурообразующих факторов па структуру серого чугуна и способы прогнозирования структуры и свойств отливок
1.4 Тепловое взаимодействие металла и формы и методы определения характеристик процессов затвердевания и кристаллизации отливок

1.5 Обзор компьютерных систем моделирования литейных процессов

1.6 Цель и задачи исследования

ГЛАВА 2. Разработка методических основ управления процессами формирования структуры и свойств отливок из чугуна

2.1 Разработка концептуальной модели управления качеством литейной продукции

2.2 Методика физического и математического моделирования затвердевания отливки в форме
2.3 Методика исследования теплофизических свойств формы в интервале температур формирования отливки
2.4 Методика экспериментальных исследований процессов структурообразования и формирования механических свойств в отливках из чугуна
ГЛАВА 3. Экспериментальное исследование влияния технологических факторов на структуру и свойства массивных отливок из чугуна
3.1 Зависимость механических свойств отливок из втулочного чугуна от параметров его структуры
3.2 Влияние химического состава на структурное строение комплекснолегированного чугуна
3.3 Влияние модифицирования и микролегирования на структуру и свойства крупных отливок из чугуна в условиях длительной кристаллизации
ГЛАВА 4. Экспериментальное исследование режимов формирования отливок цилиндровых втулок для судовых дизелей
4.1 Зависимость микроструктуры и свойств отливок от режима заливки и затвердевания металла в форме
4.2 Исследование теплофизических свойств литейных форм в интервале температур формирования отливки
4.3 Опытнопромышленное исследование режимов затвердевания и охлаждения цилиндровых втулок судовых дизелей различного типа
ГЛАВА 5. Разработка системы управления качеством отливок цилиндровых втулок из чугуна
5.1 Компьютерное моделирование процессов заливки, затвердевания и охлаждения отливок цилиндровых втулок
5.2 Разработка автоматизированной системы управления качеством отливок
ГЛАВ А 6. Разработка оптимального технологического процесса производства отливок цилиндровых втулок и технико
экономическое обоснование
6.1 Оптимизация технологического процесса изготовления цилиндровых втулок судовых дизелей
6.2 Техникоэкономическая эффективность внедрения результатов работы
Общие выводы
Список литературы


Па ОАО БМЗ проводились исследования по износостойкости цилиндровых втулок , , , , , 7, результаты которых согласуются с данными, приведенными в специальной литературе 6, , , , 9 и апробированы на практике. Можно утверждать, что в качестве оптимальных параметров качества отливки могут быть использованы требуемые марочником характеристики структуры, химического состава и механических свойств чугуна Исследования , , , , , 7 свидетельствуют, что данные параметры металла отливки обеспечивают требуемый уровень ее эксплуатационных свойств и задача обеспечения качества сводится к разработке технологических способов управления формированием отливки, обеспечивающих стабильное достижение требуемых параметров химическою состава, структуры и механических свойств. Атомномолекулярное и структурное строение металла, а, следовательно, и его механические свойства существенно зависят от химического состава чугуна. Вопросам теории графитизации и сгруктурообразования в чугунах занимались И. Н.Богачев , К. П.Бунин , , К. Н.Г. Гиршович , А. А.Горшков, А. А.Жуков , 7, Н. Александров 2, , Л. М.Романов, И. К.Кульбовский, Сильман Г. И. Я. Н.Малиночка, М. А.Криштал, Б. С.Мильман 1, В. Паттерсон 3, В. Овсн, В. Тиллер, А. Виттмозер и др. На основаниии работ этих и других ученых можно сделать следующие выводы. Важнейшими элементами, влияющими на механические свойства и структуру чугуна, являются углерод и кремний. Углерод способствует графитизации, укрупнению графита, ликвидирует ориентацию, увеличивает количество феррита в матрице. Кремний на степень графитизации влияет аналогично, но слабее. В общем случае при увеличении содержания этих элементов в чугуне его прочность ав, твердость НВ и величина от
бела снижаются, Лб увеличивается. Однако общепризнанным можно считать благоприятное влияние большого количества графита на износостойкость, вследствие чего следует предпочитать чугуны с более высоким содержанием углерода и низким содержанием кремния. Проблема выбора оптимального химического состава для крупных чугунных отливок цилиндровых втулок достаточно широко освещена в литературе , , , 6, 7, 7. В этой связи для износостойких отливок широко используются небольшие добавки , Сг, V, Си, 8Ь и Мо, способствующие получению в отливке равномерной дисперсной структуры и стабилизирующие ее свойства при механическом и тепловом воздействии. Согласно работам , , , для некоторых видов изнашивания полезным оказывается присутствие небольшого количества избыточных вторичных карбидов или фосфидов с равномерным их распределением в металлической основе серого чугуна. Никель и медь оказывают незначительное графитизирующее влияние, размельчают графит, слабо способствуют кристаллизации междендритного графита. Благодаря перлитизирующему воздействию эти элементы повышают механические свойства чугуна, оказывают наиболее благоприятное влияние с точки зрения формы, размеров и характера распределения графитовых включений. Алюминий является сильным графитизатором чугуна. При его увеличении до 1 он способствует ферритизации и образованию междендритного графита, что уменьшает механические свойства чугуна , , , 9. Специальные элементы Сг, V, Мо, И, Мп снижают степень графитизации и увеличивают содержание структурно свободного цементита. Механизм влияния большинства специальных элементов главным образом заключается в легировании матрицы и измельчении продуктов распада аустенита. Способствуя перлитизации структуры, эти элементы интенсивно повышают прочность и твердость, снижая вязкость и пластичность. Так, при введении 0,0, V в чугун резко увеличивается количество перлита и его дисперсность, измельчаются пластинки графита, что увеличивает прочность чугуна. Износостойкость отливок из легированного ванадием чугуна возрастает в 1, раза. Мо, Сг и V увеличивают ликвацию фосфора, что приводит к скачкообразному разуплотнению чугуна после эвтектической кристаллизации. Влияние фосфора па механические свойства чугуна сказывается благодаря легированию цементита, размельчению эвтектического зерна и образованию включений фосфидной эвтектики. При этом значительно повышается твердость и снижается пластичность и вязкость чугуна.