Разработка методики расчета термических напряжений в фасонных отливках и их автоматизированного моделирования для гравитационных методов литья

• Автор: Монастырский, Алексей Валерьевич
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 146 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Состояние вопроса обзор литературы.

1.1. Основные методы автоматизированного решения задач технологических процессов фасонного литья

1.2. Системы синтеза параметров технологических процессов литья фасонных отливок

1.3. Системы анализа технологий литейных процессов и особенности методов программной реализации их математических моделей
1.4. Математическое описание напряженнодеформированного состояния отливок при их формировании

1.4.1. Горячие трещины.

1.4.2. Холодные трещины

1.4.3. Коробление

1.4.4. Методы расчета напряженнодеформированного состояния

отливок
1.5. Постановка задачи исследования
ГЛАВА 2. Модель напряженнодеформированного состояния фасонной отливки при ее кристаллизации и охлаждении
2.1. Общая постановка задачи.
2.2. Разработка математической модели тсрмоупругопластичес
ской среды для системы отливкаформа.
2.3. Разработка методики расчета напряжений в фасонных отливках при их формировании с анализом возможного образования в
них горячих и холодных трещин и коробления.
2.4. Алгоритм и программа расчета напряжений в фасонных отливках в зависимости от температуры и взаимодействия с формой
2.5. Краткое заключение
ГЛАВА 3. Проверка адекватности разработанной математической модели и алгоритма ее реализации.
3.1. Проверка адекватности методики расчета НДС фасонной отливки.
3.1.1. Геометрическая модель для тестирования.
3.1.2. Теплофизические свойства материалов отливки и формы
3.1.3. Механические свойства материала отливки
3.1.4.ачальные и граничные условия для теплового расчета
3.1.5. Расчет напряженного состояния отливки без учета влияния
3.1.6. Расчет напряженного состояния отливки с учетом абсолютно жесткой формы
3.2. Проверка адекватности критерия образования трещин на кольцевой пробе.
3.2.1. Теплофизические и механические свойства сплава АЛ7 и материалов формы
3.2.2. Результаты расчета и их анализ.
3.3. Краткое заключение.
ГЛАВА 4. Моделирование напряженнодеформированного состояния при разработке технологий ЛВМ фасонных отливок из жаропрочных сплавов на базе СКМ ЛП ПолигонСофт.
4.1 Общая характеристика и структура СКМ ЛП ПолигонСофт
с модулем расчета НДС СалютЭ.
4.2. Экспериментальное определение свойств жаропрочных сплавов на основе никеля.
4.2.1. Экспериментальное определение тсплофизических свойств
сплавов ЧСВИ и ЧСВИ в интервале температур.
4.2.2. Экспериментальное определение механических свойств
сплавов ЧСВИ и ЧСВИ в интервале температур.
4.3. Расчетный анализ причин возникновения трещин в отливке Колесо рабочее ТНД ГТД1 ООО и технологические решения для
их устранения.
4.4. Расчет НДС отливки Лопатка рабочая 3ей ступени для наземной газотурбинной установки на индивидуальной ЛПС
4.5. Краткое заключение.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ
Литература


Для получения новой информации нужны или промышленный эксперимент, или эффективные математические модели литейных процессов, расчетные решения которых были бы реализованы в автоматических или автоматизированных режимах на ПЭВМ. Автоматизированные расчеты литейных процессов в настоящее время осуществляются в системах двух типов системах синтеза и системах анализа технологии . Системы синтеза и анализа принципиально различаются но своей идеологии, назначению, возможностям, техническим и организационным решениям при внедрении. САПР ТП ИСАПР ТП. Пример такой ИСАПР ТП может быть представлен блоксхемой рис. Под системами синтеза обычно понимают программное обеспечение ПО для расчета ЯП с целью определения оптимальных параметров технологии, в том числе и геометрических. Расчеты параметров технологических процессов литья температуры заливки, времени выбивки, величины припусков на заданные поверхности, размеров элементов литниковопитающей системы ЛПС заранее заданной конфигурации, размеров прибылей заранее заданного типа и т. Иногда применяют корреляционный анализ для отдельных исходных данных заготовок и выходных параметров технологии. Подобные корреляционные алгоритмы позволяют учесть опыт предыдущих удачных технологических решений без подробного анализа причин их применения, т. Понятно, что для того, чтобы этот опыт мог быть использован, он, так или иначе, ранее должен быть документирован. Положительный результат гарантируется только в области типажа, т. Следует отметить, что в действительности однозначность принадлежности отливки к какомуто определенному типу далеко не всегда выполняется в силу сложности геометрий фасонных отливок и решение о принадлежности детали к определенной группе не всегда возможно. Рис. Одна часть этих систем создавалась в ВУЗах и НИИ в процессе научной и исследовательской работы другая на промышленных предприятиях в рамках развития и автоматизации литейного производства. К настоящему времени только небольшая часть этих систем продолжает развиваться, поэтому представляется полезным дать краткое описание некоторых из них. Среди систем синтеза, которые в настоящее время используются на предприятиях, необходимо отметить работу . Применив системный подход, автор разработал математическую модель, описывающую питание отливки прибылью минимального размера, с целыо достижения заданного бала качества. Модель описывает питание прямоугольной отливки одной цилиндрической прибылью, расположенной в ее геометрическом центре. Б балл качества питания. Таким образом, тремя безразмерными параметрами определяются конфигурация и положение отливки, а также объем минимальной прибыли. V объем отливки. В итоге, качество отливки полностью зависит только от ее геометрических параметров и размеров прибыли. Автор определяет термины бал качества и качество питания как некие показатели, связанные с реальными операциями кон троля в цехе. Например, первый балл качества соответствует отсутствию макропористости при визуальном осмотре осевого темплета после травления в растворе соляной кислоты при С в течение минут и т. Далее, проведя серию экспериментов, в ходе которых варьировались параметры отливки и прибыли, автор получил некоторую монотонную зависимость бала качества Б, размеров прибылей и размеров прямоугольной отливки. Такой подход дает положительные результаты при расчете прибылей, отливок простой формы, если имеется соответствующая функция, полученная для конкретных технологий и материала. Эта модель применяется на некоторых предприятиях для расчета необходимого количества прибылей при производстве крупных стальных и чуг унных отливок. В работе 1 описан алгоритм автоматизированного расчета холодильников, для обеспечения направленного затвердевания при получении отливок в песчаноглинистых формах. Хотя, применение разработанной модели ограничено одной конкретной технологией, в остальном она достаточно универсальна, поскольку работает с отливкой произвольной конфигурации из материала, заданного его теплофизическими свойствами. Конфигурация отливки вместе с ЛПС импортируется из системы и представляется в виде набора объемных элементов. К .