Теоретические основы разработки технологии получения высококачественных отливок со сложной ребристой поверхностью

• Автор: Каменский, Виктор Васильевич
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 363 с. : ил.

Введение
Глава 1. Развитие и состояние научнотехнической проблемы производства и улучшения качества сложнопрофильных ребристых отливок
1.1. Анализ проблемы формообразования в производстве сложнопрофильных чугунных отливок

1.2. Анализ развития научных основ формообразования

с применением импульсных методов

Выводы по главе 1, цель работы и задачи исследований

Глава 2. Обоснование общих закономерностей и особенностей технологии изготовления отливок со сложной ребристой поверхностью, методологии исследований.
2.1. Анализ и обобщение конструктивнотехнологических особенностей ребристых отливок, совершенствование методов формообразования
2.2. Установление общих закономерностей и особенностей параметров форм для отливок со сложной ребристой поверхностью с применением предложенной методологии исследований
2.3. Производственно экспериментальное исследование и обобщение особенностей физико механических свойств

и состава формовочных смесей

2.3.1. Экспериментальное исследование и применение реологических свойств песчаноглинистых смесей при решении задач данного исследования
Выводы по главе 2
Глава 3. Развитие теоретических основ и совершенствование метода последовательного прессования для изготовления сложнопрофильных ребристых отливок
3.1. Анализ развития и состояния научнотехнической проблемы совершенствования метода последовательного прессования
3.2. Развитие представлений о физической модели процесса уплотнения форм методом ППр и экспериментальные исследования закономерностей
3.3. Развитие теоретических основ процесса и разработка методики расчета параметров 1 Д 1р
Основные результаты по главе
Глава 4. Развитие теоретических основ пневмоимпульсных процессов уплотнения формовочных смесей и разработка конструктивно технологических решений их применения
4.1. Теоретические и технологические основы моделирования процесса воздушноимпульсного уплотнения формовочной смеси
4.1.1. Развитие научных представлений о физической модели воздушноимпульсного уплотнения формовочной смеси
4.1.2. Реологическая модель формовочной смеси и ее математический вид
4.1.3. Теоретические основы совершенствования математической модели импульсного уплотнения формовочной смеси
4.1.4. Математическая модель рабочего процесса воздушноимпульсной установки
4.1.5. Управление режимом импульсного уплотнения и выбор конструктивнотехнологических параметров импульсных машин
4.1.6. Экспериментальные исследования закономерностей и влияния конструктивнотехнологических параметров процесса импульсного уплотнения
4.1.6.1. Оборудование экспериментального стенда. Оснастка, смесь, измерительная система
4.1.6.2. Исследование закономерностей процесса импульсного уплотнения и влияния конструктивнотехнологических параметров
Выводы по главе 4.
4.2. Развитие теоретических основ процесса уплотнения литейных форм потоком сжатого воздуха и разработка конструктивно технологических решений его применения
4.2.1. Состояние и развитие физических представлений о процессе уплотнения форм потоком сжатого воздуха
4.2.2. Теоретические исследования фильтрационных процессов и уточнение основного уравнения уплотнения смеси потоком воздуха
4.2.3. Экспериментальные исследования закономерностей и влияния конструктивнотехнологических параметров процесса УВ
4.2.3.1. Исследование закономерностей влияния вент на процесс УПВ и особенностей уплотнения форм для сложнопрофильных ребристых отливок
4.2.3.2. Экспериментальное определение конструктивных параметров установок УПВ
4.2.4. Разработка методики расчета и выбора основных конструктивнотехнологических параметров установок уплотнения фильтрацией сжатого воздуха с допрессовкой
Выводы по главе 4.
Глава 5. Исследование закономерностей процессов и разработка технологии изготовления сложнопрофильных ребристых отливок в формы из холоднотвердеющих смесей
5.1. Состояние и развитие научнотехнической проблемы
5.2. Оборудование, приборы, оснастка, материалы, методология и методика экспериментальных исследований
5.3. Исследование закономерностей процессов и разработка технологических решений получения высококачественных отливок
5.3.1. Проведение предварительных экспериментов и анализ результатов
5.3.2. Исследование закономерностей влияния физикомеханических свойств компонентов смеси на качество форм и отливок
5.3.3. Исследование влияния плотности форм на качество отливок и обеспечение ее рациональных значений
5.3.4. Управление газовым режимом формы и исследование его влияния на качество отливок
5.3.5. Исследование закономерностей и механизма влияния свойств противопригарных покрытий и способов их нанесения на качество отливок
5.3.6. Исследование влияния типа литниково питающих систем и режимов заливки на стойкость форм и качество отливок
5.4. Изготовление сложнопрофильных ребристых отливок со специальными служебными свойствами
5.5. Развитие теоретических основ процесса вибропрессования форм из ХТС для сложных ребристых отливок
5.6. Охрана труда и решение экологических проблем
Основные результаты и выводы по главе
Глава 6. Практическое использование результатов исследований
Основные результаты и выводы
Литература


Создаваемая в рабочей камере волна давления, проходя через слой формовочной смеси, разрушает вязкие связи между частицами смеси и под действием кинетической энергии приводит смесь в движение в направлении вент, где смссь тормозится об оснастку и уплотняется. Промышленностью газоимпульсный ГИ способ освоен в г. Фирма Георг Фишер в течение лет до г. ГИ формовки во многие страны. Затем они стали вытесняться воздушноимпульсными формовочными машинами и линиями. В итоге ГИ газовзрывной способ в конкурентной борьбе уступил воздушноимпульсному. ГИ процесса взрывоопасность и пожароопасность. Опыт эксплуатации ГИ установок и наши исследования , показали, что этим процессом можно уплотнять литейные формы высокой сложности. Экспериментальные исследования по ГИ уплотнению, проведенные автором диссертации совместно с МГИУ, доказал возможность качественного уплотнения форм корпусов ЭД . В заключение отметим, что во всех исследованиях или в большинстве по ГИ процессу не учитывались реологические свойства смеси, в частности, вязкое трение и упругие свойства смеси жесткость. Сущность процесса импульсного уплотнения заключается в следующем. Воздух, находящийся в ресивере под давлением, быстро выпускается и равномерным потоком направляется на формовочную смесь, уплотняет ее. Отработанный воздух удаляется из оснастки через венты в модельной плите и в выхлопные отверстия в наполнительной рамке. Конечная плотность и твердость формы зависят от начальной плотности смеси, рабочего давления в ресивере и под смесью, скорости нарастания давления над смесыо и соотношения вент к формуемой площади , . Разработка Краматорским НПОНИИПТМаш совместно с ВНИИЛИТМаш гаммы блоклиний с различными размерами опок для производства отливок с применением воздушного импульса высокого давления способствовала распространению дайной технологии на ряде заводов страны. До сих пор эти линии еще эксплуатируются на некоторых заводах. ИНД. Разработкой процесса импульсного уплотнения воздухом высокого давления занимались многие исследователи. Экспериментальные исследования способа уплотнения сжатым воздухом высокого давления и обоснование физической модели процесса уплотнения были даны в работах и др Показаны механизм уплотнения смсси этим способом, действие сил газодинамического потока, влияние сил фильтрации на процесс уплотнения, роль физикомеханических свойств смсси влажности и начальной плотности на распределение конечной плотности в форме, роль фильтрационных потоков и площади вент, их расположение. К сожалению, авторы, понимая роль площади проходного сечения импульсного клапана и скорости его открытия, не смогли предложить конструкцию быстродействующего клапана, у которого градиент давления был бы аналогичный действующему МПас, но не за счет повышения давления воздуха, а за счет снижения длительности времени импульса открытия клапана. Вторым недостатком работ , и др. Уплотнение песчаных литейных форм энергией сжатого воздуха был предложен еще в конце х годов прошлого столетия , взамен традиционных в то время встряхивания и прессования и получило развитие с х годов . МПа. В зависимости от длительности воздействия воздушного потока на формовочную смесь при одном и том же исходном перепаде давления в импульсной установке например от 0,6 МПа до атмосферного эффективность уплотняющего воздействия средняя плотность смеси будет различной. Одной из основных характеристик импульсной формовочной установки является скорость нарастания давления воздуха над смесыо или, как принято называть, градиент давления . В зависимости от величины градиента давления эффективное давление, развиваемое в примодельных зонах, в двачетыре раза выше давления на контрладе и составляет МПас при абсолютном перепаде давления 0,,5 МПа, а продолжительность его действия составляет от 2 3 мс до нескольких десятков мс. МПас, при наличии вент в оснастке 3 от площади опоки и воздуха объемом V V. Процесс уплотнения потоком воздуха с градиентом давления менее МПа требует наличия вент для фильтрации большого объема воздуха и допрессовки верхних слоев смеси. В процессах с градиентом давления 0 МПа и выше венты отсутствуют либо в незначительном количестве для частичного сброса отработанного воздуха.