Исследование и разработка режимов интенсивной деформации литых заготовок с целью повышения качества продукции, в частности из чугуна с шаровидным графитом

• Автор: Разинкин, Александр Викторович
• Шифр специальности: 05.16.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 205 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ПО ВОПРОСАМ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Проблема поиска новых материалов

1.2. Характеристики ЧШГ, особенности и основные отличия от других видов чугуна

1.3. Методы производства отливок из ЧШГ

1.4. Особенности производства ЧШГ

1.5. Т ермообработка отливок

1.6. Деформация чугунов и последующая термообработка

1.7. Совмещенные схемы обработки металлов давлением 3

1.8. Постановка задачи исследования

2. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ЗАГОТОВОК ИЗ ЧШГ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНСТРУМЕНТА
3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИТОЙ ПОЛОЙ ЗАГОТОВКИ
3.1. Тестирование метода решением задачи Стефана
3.2. Моделирование процесса получения биметаллической заготовки
3.3. Выводы
4. ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВАРИАЦИОННЫХ МЕТОДОВ ПРОЦЕССА ОСАДКИ ПОЛОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ЗАГОТОВКИ В КОНТЕЙНЕРЕ
5. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ПРОТЯЖКИ. ОСАДКИ И ПРОШИВКИ ПОЛОЙ ЗАГОТОВКИ
5.1. Определение накопления степени деформации сдвига при протяжке полых заготовок
5.2. Определение распределения степени деформации сдвига по объему заготовки в процессе осадки втулки в контейнере
5.3. Определение распределения степени деформации сдвига по объему заготовки в процессе ее прошивки в контейнере
5.4. Анализ изменения главных деформаций в процессах протяжки, осадки и прошивки
5.5. Выводы
6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОСАДКИ ЗАГОТОВКИ В КОНТЕЙНЕРЕ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЧШГ
6.1. Опытное подтверждение результатов теоретического решения осадки заготовок в контейнере
6.2. Разработка конструкции пластометра для изучения свойств металлов при малых скоростях деформации
6.2.1. Вывод уравнения коноида
6.2.2. Расчет упругих деформаций конструкции пластометра
при нагружении
6.3. Автоматизированная система сбора и обработки опытных данных
6.4. Методика проведения испытаний и построение кривых упрочнения ЧШГ
7. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Стойкость ВЧШГ при легировании медью или алюминием повышается в два-три раза. В настоящее время нет однозначного общепринятого мнения по поводу механизма возникновения сферических включений графита в чугуне. Однако, большинство авторов [-] полагают, что зерно графита представляет собой многогранник, изменение формы поверхности которого должно обеспечить стремление системы к термодинамическому равновесию, что достигается только в случае сферической формы кристалла. Литые изделия из ЧШГ при соблюдении определенных условий можно получить практически любыми способами литья. Однако, наибольшее распространение в настоящее время получили способы производства отливок из ЧШГ методами намораживания [-]. Способы литья намораживанием (специальные способы литья) наиболее рациональны и эффективны для получения тонкостенных отливок типа оболочек и панелей [ - ]: лигье с выплеском, вакуумным всасыванием, окунанием, центробежное литье, литье выжиманием, «жидкая штамповка», непрерывное литье ленты, и др. Характерной чертой способов намораживания является то, что время выдержки жидкого металла в форме намного меньше времени, необходимого для затвердевания всего залитого металла. Следовательно, толщина корочки, затвердевшей к концу выдержки, намного меньше поперечного размера сечения полости формы. Это означает, что корочка растет в условиях обильного питания фронта кристаллизации расплавом и в ней не должна образовываться усадочная пористость, неметаллические включения, газовые пузыри, которые при соответствующей скорости затвердевания будут оттесняться фронтом кристаллизации и не попадут в тело отливки и т. В момент, когда толщина корочки достигает заданной, незатвердевший металл, содержащий примеси, ликваты, газы и т. Ясно, что качество тела отливки (корочки, оставшейся на поверхности формы) намного выше, чем при любых других способах литья. Способы литья намораживанием различны в зависимости от конфигурации конструкции отливок. Однако для всех способов характерна одна общая черта процесса формирования отливок: последовательное затвердевание части расплава, залитого в форму. В настоящее время при производстве полуфабрикатов из ЧШГ используются специальные элементы - модификаторы, инициирующие зарождение и рост сферических кристаллов графита в чугуне. Хотя при разработке первых технологий производства отливок из ЧШГ этого не применяли. Введение в перегретый расплав чугуна специальных элементов -модификаторов в оптимальной концентрации способствует зарождению большого количества центров графитизации и приводит к адсорбции его атомов по торцам растущих графитных пластин с образованием большеугловых границ наклона между ними. Модификатор блокирует рост графитных кристаллов, что обуславливает их отклонение в направлении, в котором отсутствует подпор росту кристалла. Под оптимальной концентрацией модификатора в физическом смысле следует понимать такое содержание его атомов, достижение которого делает термодинамически выгодным и активно протекающим, при прочих равных условиях, процесс формирования химических соединений модификатора с компонентами чугуна (например, для Mg 0,-0,%; Се 0,-0,%). Зачастую отдельные элементы - модификаторы выполняют эти две задачи одновременно. Нужно заметить, что не все элементы являются модификаторами по отношению к чугуну (рис. Существуют так называемые глобуляризаторы и деглобуляризаторы []. Самыми распространенными модификаторами являются М& Се [,] и Са [8,]. Это обусловлено их невысокой стоимостью в сравнении с РЗМ металлами. Но в чистом виде их в настоящее время практически не применяют. Трудность применения заключается в том, что существуют значительные потери этого элемента вследствие испарения, пироэффекга и выброса из ковша, вызванных интенсивным барботированием из-за повышенного давления паров магния при температуре обработки, падением температуры жидкого чугуна (ввод 1% от массы жидкого чугуна понижает температуру расплава приблизительно на 0°С). Поэтому при модифицировании чугуна, в основном, используются лигатуры.