Теоретические и технологические основы изготовления качественных отливок в вакуумно-пленочных формах

• Автор: Иванов, Виктор Валентинович
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Комсомольск-на-Амуре
• Количество страниц: 367 с. : ил.

1.1. Содержание технологического процесса

1.2. Область применения способа

1.3. Герметизирующие покрытия для вакуумнопленочных

1.4. Виды брака отливок

1.5. Представления о механизмах образования газовых дефектов в отливках, изготавливаемых в вакуумируемых формах.

1.6. Формовочный песок как материал вакуумнопленочной формы

1.7. Прочность вакуумнопленочной формы

1.8. Опоки для вакуумнопленочных форм.

1.9. Выводы и постановка задач исследования

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГАЗОВЫХ ДЕФЕКТОВ В ОТЛИВКАХ

2.1. Движение расплава в полости вакуумируемой формы и

ее газовый режим
2.1.1. Исследование термодеструкции полимерной пленки, оформляющей рабочую полость вакуумируемой формы в процессе заполнения ее расплавом.
2.1.2. Влияние разрежения в порах наполнителя вакуумируемой формы на се газовый режим и образование
газовых дефектов в отливках
2.2. Образования газовых дефектов в отливках
2.3. Моделирование процесса проникновения атмосферного воздуха по разъему формы в заливаемый расплав
2.4. Методика измерения параметров вакуумнопленочной формы.
2.4.1. Методика определения газового давления в рабочей полости вакуумнопленочной формы во время
заливки ее расплавом.
2.4.2. Методика исследования влияния технологических факторов на образование газовых дефектов в отливках
2.4.3. Исследование влияния дегазации расплава перед заливкой его в вакуумнопленочную форму
на качество отливок
2.4.4. Исследования влияния герметизации разъема формы на образование газовых дефектов в отливках
2.4.5. Методика проведения полного факторного эксперимента.
2.5. Интерполяционные модели образования газовой пористости
в отливках, изготавливаемых в вакуумнопленочных формах.
2.6. Анализ результатов исследования влияния технологических факторов на образование газовых дефектов в отливках
2.7. Выводы.
ГЛАВА 3. ОДНОМЕРНАЯ МОДЕЛЬ НАПРЯЖЕННОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ВАКУУМНОПЛЕНОЧНОЙ ФОРМЫ
3.1. Основы теоретического анализа напряженного состояния
литейной формы.
3. 2. Анализ состояния вакуумнопленочной формы на технологических этапах
3.3. Силы и напряжения в вакуумнопленочной форме на
стадии формообразования.
3.4. Уравнения напряженного состояния.
3.5. Критерий оценки прочности вакуумнопленочной формы.
3.6. Определение минимально необходимой степени разрежения
3.7. Методика исследования напряженного состояния вакуумнопленочной формы на стадии формообразования.
3.8. Фильтрация газа через песчаный наполнитель вакуумируемой формы, как недеформируемую пористую среду
3.9. Механизм сохранения прочности вакуумируемой формы
на этапе заливки се расплавом.
3 Анализ напряженнодеформированного состояния вакуумнопленочной формы на этапе заливки ее расплавом.
3 Выводы
ГЛАВА 4. ТРЕХМЕРНАЯ МОДЕЛЬ ВАКУУМНОПЛЕНОЧНОЙ ФОРМЫ
4.1. Объемнонапряженное состояние вакуумнопленочной
4.2. Дифференциальные уравнения равновесия
4.2.1. Первый этап формообразования статическое состояние
4.2.2. Второй этап формообразования снятие полуформы с модельной плиты, транспортировка полуформ.
4.2.3. Напряженное состояние вакуумнопленочной формы
во время заливки ее расплавом
4.3. Методика решения задачи объемной прочности вакуумнопленочной формы
4.4. Сравнительный анализ напряженнодеформированного состояния вакуумируемой формы
4.5. Влияние геометрии внутренних стенок опоки на величину разрежения в вакуумнопленочных формах.
4.6. Выводы.
ГЛАВА 5. АНАЛИЗ КАЧЕСТВА ОТЛИВОК ИЗГОТАВЛИВАЕМЫХ ПО ТЕХНОЛОГИИ ВПФ
5.1. Изготовление отливок в условиях литейного цеха МПО ОАО Станколит.
5.2. Изготовление отливок в условиях литейного цеха
ОАО КнААПО.
5.2.1. Изготовление отливок панельного типа.
5.2.2. Изготовление отливок повышенной сложности
5.3. Выводы
ГЛАВА 6. РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ВАКУУМНОПЛЕНОЧНОЙ ФОРМОВКИ
6.1. Рабочий процесс вакуумнопленочной машины.
6.2. Управление режимом вакуумирования в
вакуумнопленочной форме.
6.3. Влияние геометрии внутренних стенок опок
на режим вакуумирования
6.4. Выбор оптимального времени заливки вакуумнопленочных форм для расчета литниковых систем.
6.5. Брак отливок и меры его предупреждения
6.6. Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ II.
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ IV.
ВВЕДЕНИЕ


Проникновение газа в металл происходит в результате превышения давлением газа в поровом объеме формовочного материала суммы противодействующих ему давлений гидростатического, газового давления над зеркалом металла и давления сил поверхностного натяжения , , , . При взаимодействии горячего металла со стенками формы или стержня газы, присутствующие в поровом пространстве формовочного материала, нагреваются. Нагрев газов сопровождается повышением их давления. В работе рассматривается возможность проникновения газового пузырька в отливку, даже при наличии в ней корочки 5 рис. Если это случается в горизонтальной части отливки, то прорвавшийся через корку пузырек, всплывая в незатвердевшем металле, встретит на своем пути, с внутренней стороны отливки, другую корочку металла см. Пробиться через вторую корку свободно всплывающий пузырек не сможет, так как его подъемная сила, равная весу металла в объеме пузырька, слишком мала и составляет, например, для пузырька объемом 1 см3 всего 0,9 0,4 Н, что во много раз меньше сил, развиваемых газовыми пузырьками на границе металлформа, необходимых для внедрения пузырьков в расплав . Поэтому даже тончайшая корочка металла, например, толщиной 0, мм является непреодолимым препятствием для всплывающего в отливке газового пузыря. Образующиеся подобным образом подкорковые газовые раковины, часто встречаются в отливках, которые заливаются со вскипом стержней и форм. Эти раковины имеют округлую форму, блестящую поверхность и распределяются группами на глубине до ,5 мм от поверхности отливки. Рис. Рис. Как отмечалось выше, все сплавы в жидком или твердом состоянии содержат то или иное количество растворенных в них газов , , , , , . Поэтому второй немаловажной причиной образования газовых дефектов в отливках считается выделение газовой фазы из расплава во время его кристаллизации. Механизм образования газовых дефектов в этом случае подробно рассматривается в работах ,,. Процесс газовыделения начинается раньше процесса кристаллизации и сопутствует ему на протяжении некоторого времени. В первом случае они окажутся внутри кристаллов, во втором в промежутках между ними и на их поверхности. Рис. Рис. При значительной скорости кристаллизации отливки, большая часть выделившегося из расплава газа не успеет выйти через его поверхность и останется внутри металла в виде пузырьков. Следовательно, выделение газа из раствора жидкого расплава после начала кристаллизации отливки может привести к тому, что отливка вся окажется, поражена газовыми порами. В случае замедленного охлаждения отливки, большее количество газа успеет выделиться из расплава, так как замедленное охлаждение приближает сплав к равновесному с газом состоянию. Поэтому во внутренних областях массивных узлов отливки газовые раковины образуются в большем количестве и они большие по размерам. В тех случаях, когда расплав, во время его плавки, не был насыщен газом до предела растворимости, с момента кристаллизации отливки начнется повышение концентрации газа в ее жидкой фазе. При этом может быть достигнуто насыщение раствора, и в дальнейшем газ будет, оставаясь в отливке в виде микропор. Другие объяснения механизма образования газовой пористости в отливках являются частными случаями общих вышеприведенных механизмов и зависят от конкретных производственных условий , . При производстве отливок в вакуумнопленочных формах брак уменьшается в среднем в два два с половиной раза по сравнению с браком отливок, получаемых в сырых песчаноглинистых формах 9. Тем не менее, некоторые виды брака газовые раковины, газовая пористость, проникновение расплава в поры песчаного наполнителя, обвал формы остаются и создают немало трудностей. Некоторые попытки объяснить образование газовой пористости в отливках, изготавливаемых в вакуумнопленочных формах, делаются в работах , . По мнению авторов указанных работ, при заливке расплавленного металла в форму полимерная пленка разлагается и сгорает. В результате разложения и сгорания пленки, выделяется большое количество газов, которые и являются причиной образования подкорковых газовых раковин в отливках.