Исследование процессов получения отливок из магниевых сплавов в селективно-отверждаемых формах с целью изготолвения литых деталей ответственного назначения

• Автор: Цыновникова, Юлия Павловна
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 129 с. : ил.

Содержание
Введение.

Глава 1. Литературный обзор.

1.1 Магниевые сплавы

1.1.1 Область применения в литейном производстве

1.1.2 Особенности плавки, заливки и кристаллизации сплав МЛ5. .

1.1.3 Характерные виды брака отливок из магниевых сплавов системы Г

1.2 Метод быстрого прототипирования при изготовлении форм и стержней и его применение

1.2.1 Цели и задачи, решаемые технологией быстрого прототипирования

в литейном производстве

1.3 Изготовление литейных форм на установке 8 и особенности их применения

1.3.1 Принцип работы.
1.4 Выводы и цели исследования.
Глава 2. Методики исследований и оборудование.
2.1 Определение свойств формовочной смеси, полученной методом селективного отверждения
2.1.1 Определение зернового состава песка
2.1.2 Определение прочности смеси на изгиб.
2.1.3 Определение прочности смеси на растяжение
2.1.4 Определение газопроницаемости смеси
2.1.5 Определение гигроскопичности смеси.
2.1.6 Оценка влияния прочности температуры и влажности окружающей среды на прочность смеси на изгиб.
2.1.7 Оценка влияния длительности выдержки в нормальных условиях на газопроницаемость смсси и на изменение массы образцов.
2.1.8 Определение газопроницаемости смеси по мере выгорания связующего в условиях, приближенных к реальным условиям литья .
2.2 Определение теплофизических свойств сслективноотвержденных форм
2.2.1 Определение теплопроводности.
2.2.2 Определение теплоемкости.
2.3 Оценка влияния условий хранения селективноотвержденных форм на свойства и структуру полученных в них отливок, а так же на выбиваемость формы
2.3.1 Конструирование литейной формы для комплексной оценки свойств смеси, использующейся в методе быстрого прототипирования моделей и форм
2.3.3 Плавка и заливка сплава МЛ5пч
2.4 Анализ фазовых составляющих микроструктуры сплава МЛ5пч и МЛ
2.4.1 Определение механических свойств сплава МЛ5пч на вырезанных образцах
2.4.2 Анализ микроструктуры сплава МЛ5пч.
2.4.3 Оценка влияния условий хранения и термообработки форм на выбиваемость смеси.
Глава 3. Исследование материала формы, изготовленной методом трехмерной печати на установке 8.
3.1 Исследование характеристик и свойств компонентов селективноотвержденной формовочной смеси.
3.1.1 Формовочные материалы основные свойства, требования, предъявляемые к формовочным материалам
3.2 Технологические свойства материала формы
3.2.1 Механические свойства смеси.
3.2.1.5 Изменение гигроскопичности образцов смеси.
3.3 Свойства смеси при повышенных температурах и в условиях, приближенных к взаимодействию с металлом
Глава 4. Особенности моделирования процессов затвердевания магниевых сплавов в формах, изготовленных методом селективной печати, с использованием пакета программ РгоСаь.
4.1 Теплофизические свойства материала формы
4.1.1 Определение тепломкости
4.1.2 Определение теплопроводности
4.2 Сравнение итогов моделирования и реальных результатов заливок.
4.3 Аналитическое исследование эффективности прибылей для решения проблемы появления газоусадочной микропористости в магниевых отливках.
Глава 5. Особенности литья магниевых сплавов в формы, изготовленные методом трехмерной печати
5.1 Сравнительный анализ качества отливок, полученных в различных формах.
5.1.1 Точность геометрии.
5.2 Сравнительный анализ жидкотекучести сплава МЛ5.
5.3 Сравнение механических свойств отливок из сплава МЛ5, полученных в селективно отвержденную форму и кокиль
5.4 Сравнение фазового состава структур сплава МЛ5 отливок, полученных в селективноотвержденную форму и кокиль.
5.5 Влияние условий хранения форм на их свойства, а так же на качество поверхности, механические свойства и микроструктуру получаемых литых заготовок из сплава МЛ
5.5.1 Заливка и выбивка форм, подверженных различным способам подготовки. Характерные моменты
5.5.2 Механические свойства образцов, полученных в формах подверженных различным методам подготовки к заливке.1
5.5.3 Сравнительный анализ изломов металлических образцов
5.3.4. Сравнительный анализ микроструктур
5.3.5 Выбивка форм и газопроницаемость после заливки.
Глава 6. Исследование возможности регенерации отработанной смеси
6.1 Обозначение проблемы.
6.2 Классификация процессов регенерации
6.3 Поиск способа регенерации песка, использованного при построении форм на установке .
6.4 Результаты исследования
Основные результаты и выводы
Список использованных источников


В частности установка немецкой фирмы РгоМе1а1 Б , позволяющая изготавливать формы и стержни из смеси, похожей на холоднотвердеющую. Однако для магниевых сплавов литье в формы из такого материала не является типичным. Актуальность затронутой в диссертации проблемы вызвана затруднениями применения в условиях мелкого и опытного производства традиционных средств и способов изготовления отливок, сложившихся в серийном производстве. Затраты на дорогую и трудомкую кокильную оснастку, отнесенные к небольшим партиям деталей, во много раз увеличивает себестоимость продукции, а их работоспособность используется в незначительной степени. В условиях мелкосерийного производства должны применяться материалы и технологии, позволяющие снизить время и расходы на изготовление. Такие материалы должны обеспечивать снижение времени и расходов на изготовление отливок и, следовательно, на производство нового летательного аппарата. Глава 1. Магниевые сплавы самые легкие металлические конструкционные материалы. Плотность магния составляет примерно две трети плотности алюминия и четверть плотности железа. Кроме этого, магний имеет высокую теплопроводность, приемлемые прочность и жесткость, амортизационную способность, поэтому, они очень привлекательны для автомобильной и аэрокосмической промышленности. Отливки из плвв широко применяют в производстве крупноразмерных деталей для кожухов редукторов к вертолетам и для газотурбинных двигателей. Тем не менее, в последние годы основной потребитель гIлвв это автомобильная промышленность, на долю которой приходится 2з всего объема их потребления 1. Область применения в литейном производстве. В системе МАп разработано значительное количество высокопрочных технически важных магниевых сплавов, применяющихся в промышленности. В сплавах этой системы основным упрочнителем является алюминий. Влияние цинка на повышение механических свойств сказывается в меньшей степени. В литом состоянии наиболее высокие механические свойства имеют сплавы магния с 6 А1. С увеличением содержания алюминия снижается предел прочности уменьшается удлинение 2. На рисунке 1 показаны механические свойства сплавов системы в области, богатой магнием . Рис. Предел текучести при легировании цинком повышается, особенно после полной термической обработки. Легирование цинком в количестве свыше 1 увеличивает склонность сплавов к образованию микрорыхлоты, особенно при недостаточном питании отливки, а также склонность к образованию горячих трещин. Особенностью сплава МЛ5 является более медленное разупрочнение при температуре до 0е С по сравнению с другими сплавами рассматриваемой системы. В сплавах системы Лп для повышения коррозионной стойкости вводят марганец в количествах от 0,1 до 0,5. Для снижения окисляемости в сплавы этой системы можно вводить бериллий. Однако большие количества бериллия способствуют укрупнению зрен тврдого раствора, что снижает механические свойства сплавов 2. Большинство из них являются вредными, ухудшающими свойства магниевых сплавов. Такие примеси, как никель, железо, медь, кремний снижают коррозионную стойкость сплавов. Цирконий оказывает демодифицирующее действие и поэтому содержание его в сплавах ограничивается 0,2. Кальций несколько снижает окислясмость, повышает плотность отливок и улучшает способность к термической обработке по стандарту допускаемое количество кальция в сплавах системы МАп не должно превышать 0,1 3. Содержание примесей в сплавах, не снижающих заметно их коррозионной стойкости, составляет 0,7 для Бе, 0,1 для Си и 0,5 для Мь При уменьшении примеси железа до 0,7 и никеля до 0, коррозионная стойкость сплава МЛ5 в растворах хлористого натрия и в морской воде значительно увеличивается 3,4. На рисунке 2 приведен рисунок плавкости магнийалюминийцинк, согласно которой кристаллизация всех сплавов в области, богатой магнием, заканчивается в эвтектической точке Е при температуре 8,5 С. Политерма кристаллизации фаз из жидкого состояния и изотермы совместной растворимости алюминия и цинка при С в этой системе приведены на рисунках 3 и 4 5.