LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

cooling having cast in the sandy forms. The classification structure-sensitive form mixes is executed from the point of view of modeling carry with the purpose of increase of quality having cast. The principles of modeling on micro and macrolevels of processes of change of structure form mixes are developed at the expense of a variation of structure and technological influences. The complex of researches of parameters of carry through form mix of various structure is carried out which are received in various conditions. The physical and mathematical models of processes heat-and-mass exchange through heterogeneous form mix are constructed. The results of modeling with sufficient for an engineering level by accuracy prove to be true by experimental data. The methods of optimization of processes heat-and-mass exchange in the sand-pitch, ceramic and sand-clay forms are developed.


Key words: quality having cast; structure-sensitive; sandy form mix; processes of carry; computer model.

Пурич В.Н. Повышение качества отливок в формах из структурочувствительных формовочных смесей. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.16.04 – Литейное производство. – Национальный технический университет "Киевский политехнический институт", Киев, 2000.

Диссертация посвящена разработке принципов, алгоритмов и программ для эффективного применения универсальной схемотехнической модели охлаждения отливок в песчаных формах.

Структурная чувствительность литейных формовочных материалов означает зависимость физических или технологических свойств гетерогенных смесей не только от их состава (что вполне естественно), но и от геометрии границы раздела между отдельными компонентами. Практическую ценность количественной оценке этой зависимости придаёт то обстоятельство, что положение этих границ является функцией технологии формообразования. Известна, например, зависимость газопроницаемости и теплопроводности песчаной формовочной смеси от уплотнения, зависимость проницаемости кварцевой керамики от режима термообработки, зависимость реологических свойств от зернового состава и состояния связующего и многое другое.

Однако, большинство этих зависимостей были получены эмпирическим путём, т.к. у исследователей не существовало адекватной физической (а значит, и математической) модели, связывающей аналитически, пусть даже с заданной долей вероятности, такие характеристики, как формы границ компонентов и свойства смесей. Теория протекания, получившая распространение в последнее время в совокупности со своим математическим аппаратом даёт возможность не только объяснить известные экспериментальные соотношения, но и количественно предвидеть всю цепочку "технология – геометрия – свойства".

Целью настоящей работы является повышение качества отливок и снижение брака при их изготовлении в песчаных литейных формах путём совершенствования технологических процессов литья за счёт исследования, разработки и внедрения новых методов анализа свойств структурочувствительных гетерогенных формовочных смесей.

Для достижения этой цели в работе были решены следующие задачи: выполнена классификация структурочувствительных формовочных смесей, применяемых в литейном производстве; разработаны принципы моделирования на микро и макро уровнях процессов изменения структуры формовочных смесей за счёт варьирования состава и технологических воздействий на смесь; проведен комплекс исследований параметров переноса через формовочные смеси различного состава, полученные в различных условиях; построены физические и математические модели процессов тепломассопереноса через гетерогенные формовочные смеси; показано, что результаты моделирования с достаточной для инженерных целей точностью подтверждаются экспериментальными данными, полученными как в предшествующих работах, так в исследованиях автора; разработаны методы оптимизации процессов тепломассопереноса в песчано-смоляных, керамических и песчано-глинистых формах; разработаны алгоритмы и программы, реализующие модели переноса; проведены производственные испытания рекомендаций, полученных в диссертации и выполнена оценка их эффективности.

Научная новизна полученных результатов состоит в том, что впервые доказано системное единство гетерогенных формовочных материалов, которое состоит в подчинении процессов тепломассопереноса через литейную форму основным положениям теории протекания, построена универсальная схемотехническая перколяционная модель охлаждения отливки в песчаных формах; отдельные компоненты песчаной формовочной смеси: огнеупорный наполнитель, связующие, газонаполненные поры рассмотрены как перколяционные кластеры с непрерывно изменяющимися в процессе формообразования конечностью и мощностью; формулировке задачи прогнозирования параметров тепломассопереноса через гетерогенные структурочувствительные формовочные смеси путём компьютерного моделирования; установлении того обстоятельства, что структурная чувствительность гетерогенных смесей к свойствам переноса зависит от соотношения соответствующих свойств отдельных компонентов системы.

Разработана методология расчета характеристик формовочных смесей. Получены данные о значениях коэффициентов переноса для ряда формовочных смесей. Создан пакет прикладных программ для моделирования процессов переноса в гетерогенных средах. Результаты, которые получены в диссертации, использованы при разработке и производственном испытании технологического процесса изготовления отливки "Рукав" для ОАО "Одесский завод радиально-сверлильных станков". Применение результатов исследований позволило отказаться от использования внутриформенных холодильников при сохранении исходных показателей качества отливок и выхода годного литья, а также повышении производительности труда на 18,3 %.

Личный вклад соискателя состоит в анализе существующих зависимостей между структурой и свойствами формовочных смесей, формулировке цели и задач выполнения работы, выборе и усовершенствовании математических и экспериментальных методов исследований. Автор разработала схемотехническую модель тепломассопереноса через формовочную смесь, разработала алгоритмы и программы моделирования, приняла участие в обработке и анализе результатов моделирования, формулировании выводов и рекомендаций по работе, производственных испытаниях и их оценке.


Ключевые слова: качество отливок; структурочувствительность; песчаные формовочные смеси; процессы переноса; компьтерные модели.