LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Підвищення якості сталевих виливків шляхом удосконалення тепло-газового режиму лиття у сиру форму

экспериментов. Это позволило получить систему количественных зависимостей, связывающих параметры тепло-газового режима (ТГР) сырой песчаной формы с ее конструктивными элементами, которые определяются длиной пути фильтрации газа и созданием направленного газового режима, и технологическими свойствами, учитывающими влияние состава формовочной смеси, ее влажности, твердости поверхностного слоя формы, толщины стенки отливки и температуры заливаемой стали.

В качестве основного объекта изучения выбрана система: "стержень– металл – сырая песчаная форма". Важнейшим параметром ТГР литейной формы является значение давления газов на границе контакта "металл-форма", образующихся в песчаной форме во время заливки, кристаллизации и затвердевания жидкого металла. Для изучения кинетики формирования газового давления на границе раздела "металл-форма" разработана специальная экспериментальная установка, с помощью которой изучено влияние различных технологических и конструктивных факторов на параметры максимального газового давления в сырой песчаной форме. В рамках технологии литья тепловые процессы играют доминирующую роль, поэтому они также всесторонне изучены экспериментально и теоретически применительно к условиям изготовления стальных отливок в сырых песчаных формах, в том числе изделий "звено гусеницы" ответственного назначения.

Для теоретического изучения процессов тепло-газового характера в этой системе разработана и программно реализована на ЭВМ математическая модель, описывающая кинетику формирования полей газового давления в литейной форме и температурных полей в стержне, металле отливки и сырой песчаной форме с соответствующими начальными и краевыми условиями.

Для повышения точности результатов численного моделирования изучаемых процессов разработан и реализован метод идентификации параметров математических моделей по результатам специально проведенных лабораторных экспериментов. Сопоставление расчетных данных с результатами измерения значений температур и давлений газа показывает, что среднеквадратичное значение их отклонения находится в интервале 10-15 %.

Кроме лабораторных, проведены широкие экспериментальные исследования в производственных условиях с целью выявления зависимостей между интенсивностью появления литейных дефектов газового происхождения и управляемыми параметрами технологического процесса изготовления отливок. В качестве основных параметров технологии изучены: состав и свойства формовочных смесей, их газопроницаемость и газотворная способность, изменение длины пути фильтрации газа, газонасыщенность жидкого металла, температура и скорость заливки стали.

Результаты проведенных исследований использовали при разработке конструктивных мероприятий по совершенствованию технологического процесса изготовления стальных отливок в сырых песчаных формах. Разработан комплекс мероприятий по управлению и оптимизации процесса приготовления и состава формовочной смеси, позволяющий снизить напряженность газового режима и уменьшить вероятность образования в отливках дефектов газового происхождения. Для предупреждения образования по вине формы дефектов газового происхождения в отливках разработана и внедрена эффективная система вентиляционных каналов и оснастка для ее выполнения, обеспечивающая создание в литейной форме направленного газового режима с целью удаления газов от границы контакта с металлом наружу и снижение брака отливок по газовым раковинам на 6,5 % от общего количества забракованных.

На основе изучения механизма газонасыщения жидкой стали на всех этапах ее приготовления усовершенствован и внедрен диффузионно-осадочный способ ее раскисления ферросиликомарганецалюминием, позволяющий значительно уменьшить содержание газов в высокомарганцовистой стали, в т.ч. кислорода на 0,0023 %, и уровень брака отливок по газовым раковинам на 6,1 %, ситовидной пористости на 16,6 % от общего количества забракованных.

Описанные технические решения защищены тремя авторскими свидетельствами и внедрены в СЛЦ ХТЗ с экономическим эффектом 129 тыс. руб./год (в ценах 1990 года). Кроме того, результаты проведенных исследований использованы при чтении курса "Теория формирования отливок" (управление тепло-газовым режимом литья) при подготовке инженеров-литейщиков в Национальном техническом университете "Харьковский политехнический институт" на кафедре "Литейное производство".

Основные положения диссертационной работы опубликованы в 17 статьях и защищены 3 авторскими свидетельствами.

Ключевые слова: качество отливок, тепло-газовый режим, газовые раковины, ситовидная пористость, температурное поле, газовое давление, раскисление, сталь, математическое моделирование, системный подход.

SUMMARY

A.A. Radchenko. Thesteel castings quality improvement by means of updatingthe heat-gas regime of green-sand mould. – Manuscript.

The dissertation for defending a scientific degree of Candidate of Technical Sciences on the speciality 05.16.04 – Foundry. Physico-Technological Institute of Metals and Alloys of National Academy of Sciences of Ukraine, Kiev, 2002.

The dissertation is devoted to development and realization of the system approach for the solving the problem of updating the heat-gas regime of casting to predict the formation of defect in green-sand steel mould during mass production.

The technical solution on prediction of gas defects because of the efficient vent channels creation and thus providing outward gas flow in green-sand mould are devoted and put into production.

The diffusive-precipaled method of high-marganese steel deoxidation with complex jerroux alloys, containing aluminum, allowing to reduce its gas saturation and a number of gas defected in castings, are updated and put in production.

The principal aspects of dissertation have been published in 17 scientific articles, and have been defended with 3 certificates.

Key words: casting quality, heat-gas regime, gas cavities, grid-porosity, temperature field, gas pressure, deoxidation, steel, mathematical modeling, system approach.


Хочу висловити щиру подяку співробітникам кафедри "Ливарне виробництво" Національного технічного університету "ХПІ", Харківського тракторного заводу ім. С. Орджонікідзе за зроблену допомогу у виконанні роботи та впровадженні її результатів у виробництво, а також к.т.н., доц. Пелиху С.Г. за багаторічне співробітництво і допомогу в проведенні досліджень.