LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Підвищення якості виливків у формах із структурочутливих формувальних сумішей

прогнозування параметрів тепломасопереносу крізь гетерогенні структурочутливі формувальні суміші шляхом комп'ютерного моделювання;

  • показано, що структурна чутливість гетерогенних сумішей до властивостей переносу залежить від співвідношення відповідних властивостей окремих компонентів складної системи.

    Практичне значення одержаних результатів. Розроблена методологія розрахунку характеристик формувальних сумішей. Одержані відомості про значення коефіцієнтів переносу для ряду формувальних сумішей. Створено пакет прикладних програм для моделювання процесів переносу в гетерогенних середовищах. Результати, які одержані в дисертації, використані при розробці і виробничому випробуванні технологічного процесу виготовлення виливка "Рукав" для ВАТ "Одеський завод радіально-свердлильних верстатів". Застосування результатів дослідження дозволило відмовитись від використання внутрішньоформених холодильників при зберіганні початкових показників якості виливків і виходу придатного лиття, а також підвищення продуктивності праці на 18,3 %.

    Особистий внесок здобувача полягає в аналізі існуючих залежностей між структурою і властивостями формувальних сумішей, формулюванні мети і задач роботи, виборі та вдосконаленні математичних та експериментальних методів досліджень. Автор розробила схемотехнічну модель тепломасопереносу крізь формувальну суміш на мікро- та макрорівнях, розробила алгоритми та програми моделювання, приймала участь в обробці і аналізі результатів моделювання, формулюванні висновків та рекомендацій по роботі, виробничих випробуваннях та їх оцінці.

    Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації доповідались та обговорювались на розширених засіданнях наукових семінарів кафедри чорних та кольорових металів Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут" (Киів, 2000), кафедри нафтогазового та хімічного машинобудування Одеського державного політехнічного університету (Одеса, 2000), на 6-тій Українській конференції по автоматичному управлінню "Автоматика – 99" (Харків, 1999), та на IV, V, VI та VII семінарах "Моделювання в прикладних наукових дослідженнях" (Одеса, 1997 – 2000).

    Публікації. Результати дисертації викладені в п`ятнадцяти публікаціях, в тому числі, в шести статтях в фахових журналах із переліку спеціальних видань ВАК України, а також в матеріалах п'яти конференцій.

    Структура дисертації. Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів та чотирьох додатків. Повний обсяг дисертації – 168 стор., з них додатків – 18 стор. Дисертація містить 77 рисунків, 7 таблиць і посилання до 164 літературних джерел.


    ОСНОВНИЙ ЗМIСТ РОБОТИ


    У вступi наведена загальна характеристика роботи, яка підкреслює її актуальність, відповідність державним науковим програмам, наукову новизну та практичне значення.

    У першому роздiлi розглядається стан питання з проблеми підвищення ролі структурочутливих формувальних сумішей в управлінні якістю виливків. Проаналізовані властивості формувальних сумішей та проблеми їх моделювання при проектуванні ливарних форм. Розглянуто вплив структури на такі властивості формувальних сумішей, як температуропровідність, механічна міцність та газопроникність. Критично оглянутi сучасні методи вивчення процесів протікання у ливарних системах.

    Оскільки ефективні значення параметрів переносу залежать від структури гетерогенного матеріалу, а остання, у свою чергу, – від технології формоутворення, з'являється можливість технологічними методами управляти остиганням виливка. Ступінь такого впливу в якісному і кількісному вираженні в деяких окремих випадках визначена експериментально. Існують окремі залежності для сумішей конкретного складу у вигляді емпіричних формул, таблиць, графіків і номограм. Проте, величезна різноманітність існуючих і знов утворюваних формувальних сумішей, робить загальну експериментальну оцінку їхньої структурочутливості дуже проблематичною. Аналіз відповідних залежностей показує, що навіть прямий розрахунок умов охолодження виливків дуже утруднений. Що ж стосується оберненого розрахунку – по заданих умовах охолодження визначити необхідні структурні характеристики суміші, то така процедура практично нездійсненна через величезні обчислювальні труднощі і неприпустимо низьку точність одержуваних результатів. Таким чином, можна стверджувати, що аналітичний розрахунок параметрів мікроструктури формувальної суміші був реальному користувачеві недоступний. На цій підставі сформульовані мета та задачi дослiдження.

    У другому роздiлi обгрунтовано вибiр предмета дослiдження – ливарних форм: піщано-глинистих, піщано-смоляних та керамічних, які відрізняються структурною чутливістю головних технологічних властивостей. Наведено методику вимірювання ефективних теплофізичних характеристик гетерогенних сумішей. В роботі використаний метод розв`язання рівняння теплопровідності для циліндра з урахуванням низької температурної стійкості деяких з досліджуваних сумішей. Газопроникність сумішей досліджували за допомогою модернізованого стандартного обладнання.

    Для моделювання залежності параметрів протікання від структури сумішей була створена універсальна математична модель, яка складається з окремих блоків, що виконують перетворення фазових змінних (температури, тиску, маси, тощо). Модель надає користувачеві можливість відтворювати на мікро- та макрорівнях довільне сполучення термічної та механічної дії на будь-яку піщану формувальну суміш. Така побудова моделі дозволяє описувати на мікро- та макрорівнях однобічне і об'ємне нагрівання суміші, масообмін із навколишнім середовищем, а також будь-який вид механічного навантаження. На макрорівні в модель вводяться порожнини технологічного або штучного походження (тріщини, наколи і т.п.), суцільні вставки (холодильники), тощо. Завдяки цьому, універсальна модель надає користувачеві можливість аналізувати зміну проникливості при будь-якому методі формоутворення: гравітаційному, пресуванням, струшуванням, метальному, пескодувному, пескострільному, вибуховому, тощо або їхньому сполученні.

    Комп'ютерна реалізація моделі на мікро- та макрорівнях здійснювалася на основі електротермічної і електрогідравлічної аналогій за допомогою САПР "MICRO-CAP V", адаптованої для дослідження моделей об'єктів ливарного виробництва.

    У третьому роздiлi в результаті проведених досліджень запропоновано універсальну схемотехнічну модель структурних перетворень у формувальних сумішах. Модель надає можливість аналізувати три головні види структурних перетворень в об'єкті. Метою моделювання може бути один з таких запитів виробництва:

    • оцінка залежності параметрів протікання від складу і технології обробки формувальної суміші, а також від засобу формоутворення;

    • визначення параметрів протікання в готовій піщаній ливарній формі, структура


  •