Исследование тепловых процессов формирования слитков из жаропрочных сплавов в изложницах с целью автоматизации проектирования технологии их изготовления

• Автор: Петров, Дмитрий Николаевич
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 213 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Особенности серийной технологии изготовления слитков из жаропрочных никелевых сплавов методом вакуумной индукционной плавки
1.2. Технологические средства воздействия на последовательность затвердевания и непрерывность питания при литье слитков
1.3. Критериальная оценка направленности затвердевания и непрерывности питания отливок

1.4. Математическое моделирование литейных процессов

1.5. Применение автоматизированных расчетных систем для проектирования технологических процессов литья

1.6. Постановка задач исследования

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИК И МОДУЛЕЙ РАСЧЕТОВ ЗАПОЛНЕНИЯ И ЗАТВЕРДЕВАНИЯ СПЛАВА В ИЗЛОЖНИЦЕ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ СЛИТКОВ ИЗ ЖАРОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ

2.1 Математическая модель процесса формирования слитка

2.2 Методика расчета температуры расплава при заполнении им изложницы
2.3. Алгоритм и программные модули расчета распределения температуры в расплаве после заполнения им формы.
2.4. Методика расчета затвердевания слитка в изложнице
2.5. Алгоритм и программные модули расчета затвердевания слитка в изложнице
2.6. Проверка адекватности расчетной методики
2.7. Краткое заключение
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИК И МОДУЛЕЙ РАСЧЕТОВ ПРИБЫЛИ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЗАТВЕРДЕВАНИЕ СЛИТКОВ
3.1. Технологические решения для получения плотных слитков из жаро
прочных сплавов в изложницах.
3.2. Методика, алгоритм и программа расчета размеров прибыли.
3.3. Методика, алгоритм и программа расчета технологических средств
воздействия для получения плотного слитка
3.4. Краткое заключение.
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ППП ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ЛИТЬЯ СЛИТКОВ ИЗ ЖАРОПРОЧНЫХ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ
4.1. Основы построения ППП проектирования технологических процессов
литья слитков
4.2. Автоматизированная разработка ресурсосберегающей технологии для литья крупных слитков из жаропрочных деформируемых сплавов.
4.3. Краткое заключение
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


В. [] предложена методика расчета формирования усадочной раковины в слитках произвольною сечения. Однако для применения методики требуются данные о соотношении скоростей затвердевания металла в прибыли со стороны зеркала и со стороны материала футеровки. Анализ приведенных средств технологического воздействия на последовательность затвердевания и непрерывность питания слитков с целью сокращения объема технологических отходов с головной обрезыо показывает, что основным средством на сегодняшний день является прибыльная надставка. Использование экзотермических смесей при производстве слитков из жаропрочных никелевых сплавов представляется нецелесообразным, поскольку входящие в их состав активные компоненты (окислители) и продуты реакций, такие как натрий, кремний, марганец, железо и их оксиды являются нежелательными примесями в сплавах, значительно снижающими их механические свойства. Применение инертных засыпок, основу которых, как правило, составляет графит, может вызвать насыщение этих сплавов углеродом, содержание которого строго регламентировано и составляет несколько сотых долей процента. Кроме того, реализация таких способов утепления требует изменения конструкции плавильных печей и не гарантирует отсутствия шлакометаллической структуры в слитке. В этой связи более перспективным для утепления зеркала металла представляется экранирование. Другие технологические средства воздействия, такие как электромагнитное перемешивание и вибрация затвердевающего расплава направлены в первую очередь на модифицирование металла, а уменьшение объема усадочной раковины и пористости является скорее побочным эффектом. Таким образом, перспективными из используемых средств технологического воздействия на процесс затвердевания слитков из жаропрочных никелевых сплавов является комплексная оптимизация технологических параметров литья в сочетании с заменой традиционных огнеупорных материалов прибыли на волокнистые керамические материалы. На практике для прогнозирования образования усадочных дефектов в отливках часто используют критерии направленности затвердевания. Они не позволяют непосредственно рассчитать технологические средства воздействия на процесс затвердевания, однако помогают выполнить анализ тепловой стороны процесса и установить качественные закономерности влияния технологических параметров на плотность формирующейся отливки. Известно, что определяющими для получения плотной отливки являются условия направленного затвердевания и непрерывности питания всех элементов литой заготовки. В соответствии с этим принципом, необходимо обеспечить такие условия, при которых наиболее удаленные от прибыли участки отливки затвердевали в первую очередь, а расположенные в непосредственной близости от прибыли и сама прибыль - в последнюю очередь. Непрерывность фильтрационного потока обеспечивается, если скорость усадки не превышает скорости фильтрации [], т. Для металлов и эвтектических сплавов, склонных к последовательному затвердеванию, питание расплавом прекращается при встрече фронтов твердых фаз, растущих от периферии к центру. Сплавы с широким интервалом температур кристаллизации, как правило, затвердевают объемно, и поступление расплава осуществляется за счет его фильтрации по междендритным и внутредендритным каналам строения кристаллизующегося сплава. Для определения морфологии затвердевания отливки А. Указанный критерий можно представить в другом виде, если числитель и знаменатель выражения (1. Критерий К^, представляет собой отношение средней скорости УГ продвижения фронта кристаллизации в первом сечении отливки к осреднснной скорости У, продвижения фронта кристаллизации в осевом ее направлении. Критерии К, и К^у характеризуют степень совершенства питания отливки. Их величина должна быть больше некоторого критического значения соответствующего прекращению движения расплава по питающему каналу. В качестве критерия оценки непрерывности питания при последовательном затвердевании отливки в работе Б. Б. Гуляева, В. В. Десницкого и др. Аналогичный критерий предложен в работах Е. Т. Долбснко, П.