LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

в перший компонент з характеристикою l1 другого компонента з характеристикою l2. На кривих такого роду можна виділити три характерні ділянки: Da1 – додавання другого компонента практично не позначається на перколяційній характеристиці суміші, що залишається такою ж, як і при a = 0; Da2 – "зона чутливості" – додавння другого компонента призводить до зміни перколяційної характеристики від l1 до l2; Da3 – додавання другого компонента практично не позначається на перколяційній характеристиці суміші, що залишається такою ж, як і при a = 1. Кут j нахилу прямої, що апроксимує криву l(a) на ділянці Da2, однозначно пов'язаний із розміром "зони чутливості" і різницею в значеннях перколяційних характеристиках компонентів співвідношенням:

. (10)


Рис. 4. Схема до аналізу впливу різниці коефіцієнтів протікання на ширину "зони чутливості"

Як показує аналіз реальних кривих l(a) для різноманітних властивостей l (теплопровідності, газопроникніості, електропровідності) і різноманітних компонентів суміші розмір "зони чутливості" у значній мірі залежить також від різниці властивостей l2–l1. У роботі таку залежність шукали у вигляді:

. (11)

У четвертому розділі обгрунтована застосованість підсистем моделювання на мікро и макрорівнях розробленої системи до технологічних процесів виготовлення виливків у піщаних формах різного типу: піщано-смоляній, керамічній та піщано-глинистій. Проаналізована ефективність структурних дій при різних способах лиття. Відповідно цьому розроблені методи оптимізації процесів переносу у формах різного складу.

Розроблена комп`ютерна модель оптимізації умов охолодження виливка у піщаних формах на алгоритмічній мові Visual Basic 6,0. Наведені численні приклади роботи з моделлю. Проведена оптимізація охолодження виливка в піщано-смоляній формі з метою вирівнювання швидкостей охолодження різних його частин. Результати розрахунків на моделі підтверджені лабораторним експериментом. Проведена оптимізація охолодження виливка в керамічній формі з метою вирівнювання інтенсивностей газових потоків крізь стрижень. Результати розрахунків на моделі також підтверджені експериментом.

За допомогою створеної моделі проведений розрахунок товщини прошарку облицювання для лиття в облицьований кокіль чавунного виливка. Результати оптимізації підтверджені якістю виливків та його мікроструктурою, яка відповідала завданню на оптимізацію.

Використання створеної в роботі універсальної схемотехнічної моделі для оптимізації охолодження відповідального чавунного виливка "Рукав" радіально-свердлильного верстату, дозволило відмовитись від застосування внутрішньоформених холодильників при зберіганні початкових показників якості виливків і виходу придатного лиття, а також підвищенні продуктивності праці на 18,3 %. Результати, одержані в роботі, підтверджені в ДП "Станколіт" ВАТ "Одеський завод радіально-свердлильних верстатів". Нові наукові розробки впроваджені в навчальний процес при вивченні дисципліни "САПР об'єктів машинобудування" в Одеському державному політехнічному університеті.


ВИСНОВКИ


У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі підвищення якості виливків за рахунок нових можливостей в проектуванні та управлінні, що їх відкриває застосування нових методів моделювання процесів переносу у структурочутливих формувальних сумішах. По матеріалах, одержаних в роботі, сформульовані такі висновки.

1. Аналізом літературних джерел встановлено, що структура формувальних сумішей суттєво впливає на властивості гетерогенних ливарних форм, а отже і на якість виливків, які в них одержуються. Встановлено також, що такі суміші можна розглядати як фрактальні об`єкти, які мають дрібну розмірність в диапазоні від 2 до 3. Показано, що у цьому випадку до формувальних сумішей може бути застосований підхід, який дозволяє використовувати для дослідження процесів тепломасопереносу методичні та математичні забезпечення теорії перколяційного моделювання.

2. Обгрунтована залежність мікро- і макроструктури піщаних ливарних форм від параметрів технологічного процесу формоутворення. Виявлено механізм структурної чутливості піщаних формувальних сумішей. Показано, що така чутливість на мікрорівні обумовлена трьома чинниками, які піддаються прогнозуванню і управлінню у відповідних межах: кількістю контактів між зернами суміші (координаційним числом), властивостями переносу таких контактів та властивостями матеріалів зерен.

3. Запропонована універсальна схемотехнічна модель охолодження виливків у піщаній формі, яка складається з двох підмоделей: мікро та макрорівня. Підмодель мікрорівня складається з блоків, які відображають чутливість до зміни мікроструктури сумішей і параметрів їх елементів. Підмодель макрорівня дозволяє враховувати наявність у формі великих трекових утворень: тріщин, наколів, вентиляційних каналів і порожнин, бар`єрів, холодильників, голчастих домішок, тощо. Модель об`єкта представлена у вигляді ймовірнісного автомата, переключення якого здійснюється на кожній ітерації.

4. Перший блок мікрорівня є моделлю зміни координаційного числа при технологічній дії на суміш. Для цього спочатку моделюється координаційне число суміші до початку дії і відповідна інформація вводиться до моделі у вигляді заданого набору зв`язків між вузлами електричної схеми, кожен з яких відповідає, наприклад, зерну термостійкого наповнювача. Після кожної ітерації моделювання за сигналом відповідних блоків включаються додаткові зв`язки, які відповідають додатковим контактам при більш щільній укладці зерен.

5. Другий блок мікрорівня здійснює моделювання зміни параметрів контактів між зернами при технологічній дії на суміш. В задачу цього блоку входить встановлення однозначної відповідності між зовнішньою дією на суміш (наприклад, ущільненням) і параметрами переносу в зонах контакта зерен. Отримані дані вносяться до електричної моделі.

6. Третій блок дозволяє за допомогою ймовірнісного модельного експерименту на двох- або трьохвимірній решітці прогнозувати зміну властивостей формувальних сумішей при введенні домішок шляхом поітераційного обчислення потужності і визначення скінченності утворених кластерів однорідних елементів суміші. Дані, які отримані в цьому блоці, також заносяться до моделі у вигляді значень електричних опору та ємкості відповідних елементів.

7. Модельним експериментом отримана імовірність утворення нескінченного кластера на квадратній решітці 5353, яка дорівнює 0,51, що підтвердило адекватність моделі. Встановлено, що розмір зони чутливості і кут нахилу перехідної кривої на діаграмі "склад – властивість" при введенні домішок другого основного компонента у формувальну суміш є функціями різниці властивостей протікання компонентів (газопроникніості, теплопроводності), при цьому середина зони відповідає