Автоматизированное проектирование литниково-питающих систем и технологических средств воздействия на формирование газотурбинных лопаток при литье по выплавляемым моделям

• Автор: Латышев, Максим Сергеевич
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 188 с. : ил

Оглавление
Оглавление
Введение
Глава 1. Основные мотоды проектирования литниковолитающих систем отливок и технологических средств воздействия на их

затвердевание обзор литературы

1.1. Основные причины образования литейных дефектов и пути

их устранения.

1.2. Проектирование ЛПС на основе математического моделирования процесса затвердевания отливки.

1.3. Проектирование ЛПС на основе поузлового метода расчета затвердевания отливки

1.4. Технологические средства воздействия на затвердевание газотурбинных лопаток при литье по выплавляемым моделям

1.5. Постановка задач исследования.

Глава 2. Разработка методик расчета влияния технологических средств воздействия на направленность затвердевания, питание и формирование структуры газотурбинных лопаток.
2.1. Основные дефекты, образующиеся в лопатках разных
типоразмеров в процессе их затвердевания.
2.2. Методика расчета и анализ влияния тепловой изоляции форм по выплавляемым моделям без опорного наполнителя
на затвердевание лопаток.
2.3. Методика расчета и анализ влияния технологических средств воздействия на формирование однородной структуры в конусной
части пера около его выходной кромки.
2.4. Методика расчета и анализ влияния охлаждающей подложки
для лопаток с нижней полкой на направленность ее затвердевания.
2.5. Методика расчета питания бандажной полки и узла в ее пересечении с пером рабочей лопатки и формирования в них однородной
структуры
2.6. Методика расчета технологического напуска на элементе
отливки, соединяющем два ее массива.
Глава 3. Разработка автоматизированного проектирования ЛПС для литья лопаток с использованием технологических средств воздействия.
3.1. Два вида проецирующих компьютерных программ
3.2. Проектирование ЛПС для литья рабочих лопаток.
3.3. Проектирование ЛПС для литья мелких рабочих лопаток
3.4. Расчеты средств воздействия на питание бандажной полки и
формирование структуры пера рабочей лопатки
3.5. Расчеты средств воздействия на обеспечение направленного
затвердевания и питания по высоте пера лопатки.
3.6. Проектирование ЛПС для литья сопловых лопаток с нижней заливкой
Глава 4. Промышленная эксплуатация разработанного программного обеспечения.
4.1. Результаты проектирования ЛПС и средств воздействия для литья
лопаток с верхней заливкой.
4.2. Результаты проектирования ЛПС и средств воздействия для литья
лопаток с нижним подводом металла
Общие выводы
Список использованной литературы


Для вычисления давления газа использовано одномерное уравнение фильтрации газа через стенки формы , со следующими допущениями не учитывается разогрев газов заливаемым металлом, газовое давление в полостях форм определяется сжатием газов потоком расплава не учитывается газопроницаемость сыпучего наполнителя. В условиях гравитационного заполнения формы при различных значениях температуры заливки участок
1. Система уравнений, включающая квазитрехмерные уравнения движения и теплолереноса, двухмерное уравнение неразрывности, одномерное уравнение фильтрации газа и дополненная соответствующими конкретной решаемой задаче граничными и начальными условиями. ЛВМ. При реализации указанной модели на свободной поверхности расплава задается давление газа в литейной полости, конвективные члены в уравнении теплолереноса вычисляются с использованием распределения скоростей в металле. Конфигурация и скорость продвижения фронта потока определяют величину площади поверхности полости формы, через которую фильтруется газ . Для численного моделирования движения свободной поверхности металла в каналах литниковой системы фермы используют метод частиц в ячейках , первоначально разрабатывавшийся для описания движения газовой среды. В рабое показано, что метод частиц можно использовать в расчетах движения жидкого металла. Простейшим выражением для определения давления через плотность р и число частиц V является соотношение Р р Математическая модель движения жидкого металла может быть выражена уравнениями количества движения и энергии. В начальный момент времени при соприкосновении струи жидкого металла со стенками формы было принято гидростатическое распределение давления. Эффективность литейного производства, особенно литья изделий сложной конструкции и ответственного назначения, во многом зависит от использования современных САПР ТП. ТЛП. Классическая ТЛП связана с именами Ю. А. Нехендзи, И. Г Гиршовича. А И. Вейника, Б. Б. Гуляева, Г. Ф. Баландина и других крупных ученыхлитейщиков и металлургов. В рамках ТЛП, являющейся по своим задачам, методам и идеологии одним из разделов прикладной физики, были созданы достаточно полные математические модели процессов заполнения формы, питания, затвердевания, кристаллизации отливки и др. Появление мощных вычислительных средств в виде персональных компьютеров с возможностями наглядного графического представления информационноемких результатов сложных расчетов открыло возможность нового этапа в развитии ТЛП. Освоение ЭВМ привело к тому, что и ученыйлитейщик и литейщиктехнолог в настоящее время могут их использовать не только для расчетов, но и для наглядного представления результатов этих расчетов, что позволяет использовать в реальном литейном производстве модели такого уровня, применение которых раньше было невозможно гак в силу отсутствия аналитического или графического решения, так и в силу затрудненной интерпретации результатов расчетов по таким моделям. Численное моделирование из экзотики для космической и атомной технологии превратилось едва ли не в самый распространенный метод решения среди тех. ТЛП. Одним из основных вопросов ТЛП является решение задачи охлаждения и затвердевания отливки произвольной конфигурации . Численные методы позволяют решить эту задачу на основе исходного т. Однако тепловыделения при фазовых превращениях и фаничные условия т. В настоящее время в рамках численного моделирования разработаны и используются хорошо зарекомендовавшие себя методы учета этих особенностей, ставшие общепринятыми в среде разработчиков моделирующих систем. В то же время появляются новые, все более приближенные к реальному процессу модели . Численное моделирование процессов образования микро и макропористости, а также концентрированных раковин вызвало появление таких моделей, которым вообще трудно подобрать аналоги среди классических аналитических моделей ТЛП. Если расчет раковин, основанный на уравнении движения зеркала расплава, достаточно полно решен классической ТЛП для отливок прибылей простой конфигурации, то модели образования микрспористости сводились к простейшим критериям, часто имеющим смутный физический смысл.