Главная » 2014 » Июнь » 29 » Скачать Разработка методики расчета и проектирования дождевой литниковой системы для отливок из серого чугуна. Асмамау Тегегне Абебе бесплатно
03:43
Скачать Разработка методики расчета и проектирования дождевой литниковой системы для отливок из серого чугуна. Асмамау Тегегне Абебе бесплатно
Разработка методики расчета и проектирования дождевой литниковой системы для отливок из серого чугуна
Диссертация
Автор: Асмамау Тегегне Абебе
Название: Разработка методики расчета и проектирования дождевой литниковой системы для отливок из серого чугуна
Справка: Асмамау Тегегне Абебе. Разработка методики расчета и проектирования дождевой литниковой системы для отливок из серого чугуна : диссертация кандидата технических наук : 05.16.04 / Асмамау Тегегне Абебе; [Место защиты: Рос. гос. технол. ун-т им. К.Э. Циолковского (МАТИ)] Рыбинск, 2008 218 c. : 61 09-5/31
Объем: 218 стр.
Информация: Рыбинск, 2008
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА (АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ
ДАННЫХ)
11 Общие характеристики отливок из серого чугуна, область их применения
12 Литниково-питающие системы для отливок из чугуна
13 Методы расчета процесса формирования отливок
131 Стадия заполнения полости формы расплавом
132 Методы расчета процесса затвердевания отливок 35 1Л Основные методы проектирования и принципы выбора типа литниковой системы для отливок из чугуна
15 Дождевые литниковые системы - общая характеристика и методы расчета
16 Особенности течения расплава в дождевой литниковой системе
17 Особенности протекания процесса распада струи на капли
ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
21 Исследуемые материалы
22 Физическое моделирование процесса заполнения формы расплавом
23 Методика измерения температуры расплава
24 Определение плотности полученных отливок
ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ИСТЕЧЕНИЯ РАСПЛАВА ИЗ ОТВЕРСТИЙ ДОЖДЕВОЙ ЛИТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ 66 31 Моделирование процесса истечения расплава из отверстий литниковой системы
32 Определение скорости истечения расплава из отверстия дождевой литниковой системы
33 Изучение влияния параметров заливки и размеров литниковой системы на длину нераспавшейся части струи 78 ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
ГЛАВА 4 ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ СИЛЫ УДАРА НА ВЕРОЯТНОСТЬ ОБРАЗОВАНИЯ ГАЗОВОЙ РАКОВИНЫ И ПОРИСТОСТИ В ОТЛИВКЕ
41 Изучение процесса образования газовых дефектов
42 Установление взаимосвязи между характером течения струи жидкости (расплава) в дождевой литниковой системе и образованием газовых дефектов в отливке
43 Определение силы гидродинамического удара падающей струи 113 ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
ГЛАВА 5 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ОХЛАЖДЕНИЯ РАСПЛАВА В ДОЖДЕВЫХ ЛИТНИКОВЫХ СИСТЕМАХ
51 Разработка методики расчета падения температуры расплава при истечении из ковша
52 Разработка методики расчета падения температуры расплава при истечении из отверстий дождевой литниковой системы 140 ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
ГЛАВА 6 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ДОЖДЕВОЙ ЛИТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ОТЛИВОК ИЗ ЧУГУНА
61 Оптимизация режимов образования газовых дефектов в отливке из серого чугуна при истечении расплава в дождевой литниковой системе
62 Математическое моделирование истечения расплава серого чугуна в дождевой литниковой системе
63 Методика расчета дождевой литниковой системы для отливок из чугуна
64 Оценка адекватности методики расчета дождевой литниковой системы для отливок из чугуна
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
Введение:
В настоящие время в машиностроение широко применяют отливки из серого чугуна, получаемые методами литья в песчаные формы, однако при их изготовлении выявляются различные дефекты, количество которых иногда достигает 30 и более процентов. Решение проблемы повышения качества отливок из серого чугуна во многом зависит от достоверности и эффективности применяемых методов проектирования литниковых систем и назначения параметров заливки.
Для решения задачи повышения качества отливок, российскими и зарубежными исследователями выполнен ряд важнейших теоретических и экспериментальных исследований, которые включают в себя решение задач начального этапа проектирования (выбор положения отливки в форме, места подвода питателей), а также изучение процесса заполнения полости формы расплавом и затвердевания отливок. Это позволило достичь определенных успехов в области создания методов моделирования литейных процессов и методик расчета литниковых систем.
В тоже время проведенный анализ показывает, что надежные методики расчета дождевых литниковых систем пока отсутствуют, хотя системы такого вида получили достаточно широкое распространение в практике литья благодаря ряду преимуществ, особенно для мелких и средник по массе отливок. Во-первых, подобные литниковые системы дают возможность обеспечить направленное заполнение и затвердевание отливок, что позволяет получать отливки высокого качества, во-вторых, они обеспечивают достаточно высокий коэффициент использования металла (КИМ).
Однако до настоящего времени основные проблемы литья при использовании подобных литниковых систем связаны с появлением дефектов типа газовая раковина, королек и пористость. Как показали, исследования такие дефекты отливок появляются, прежде всего, из-за отсутствия правильно построенной литниковой системы. Её проектирование с оптимальными размерами элементов, параметрами заливки, обеспечивающими оптимальные условия заполнения полости формы расплавом, могут в значительной степени решать проблему качества отливок. Однако в настоящее время недостаточно изучены особенности течения расплава в дождевой литниковой системе, нет надежных методов расчета процесса охлаждения при струйном и капельном течении расплава, не сформулированы условия выбора оптимальных параметров литья. Поэтому проблема разработки и проектирования дождевой литниковой системы для отливок из чугуна с учетом выбора оптимальных размеров, параметров заливки и условия заполнения полости форм расплавом, обеспечивающих необходимое качество отливок является весьма актуальной.
Поэтому целью работы является повышение качества отливок из серого чугуна за счет выбора оптимальной конструкции и размеров дождевой литниковой системы на основе исследования истечения расплава.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:
1. Экспериментальное изучение гидродинамических особенностей истечения расплава из отверстий дождевой литниковой системы.
2. Экспериментальное и теоретическое изучение процесса распада струи на капли, установление зависимости между параметрами струи и возникающими в отливке дефектами.
3. Изучение взаимодействия падающей струи и капли с ванной расплава, определение критической силы удара струи, обеспечивающих получение отливок из серого чугуна без дефектов.
4. Теоретическое и экспериментальное изучение процесса теплообмена при истечении расплава из отверстий литниковой системы и течения в полости формы.
5. Разработка методики проектирования и расчета основных параметров дождевой литниковой системы для отливок из чугуна.
6. Проведение промышленных испытаний и опробование основных результатов исследования и методики расчета.
Научная новнзна работы
1. Установлено, что возможны три механизма истечения расплава из отверстий дождевой литниковой системы: струйный, фрагментарный, капельный, предложено критериальное уравнение, описывающее условия распада струи, доказано существование взаимосвязи между условиями истечения и образованием дефектов в отливке;
2. Теоретически обосновано и экспериментально определено существование критической силы удара струи о поверхность расплава в полости формы, которая определяется условиями истечения, показано, что существует взаимосвязь между величиной силы удара и образованием газовых дефектов в отливке.
3. Доказано существование области гарантированного заполнения, границы которой определены критерием характера течения расплава и силой удара, предложена обобщенная математическая модель истечения расплава из отверстий дождевой литниковой системы, позволяющая рассчитать ее размеры, параметры заливки, выбор которых обеспечивает получение отливок без традиционных литейных дефектов.
Практическая значимость работы
1. Разработана и опробована в производственных условиях методика расчета дождевой литниковой системы для отливок из серого чугуна, обеспечивающая определение размеров литниковой системы и параметров заливки, позволяющая до минимума снизить уровень брака отливок.
2. Разработан экспериментальный стенд, позволяющий моделировать процесс истечения расплава из отверстий дождевой литниковой системы, его взаимодействие с ванной расплава, образование газовых дефектов в отливках, который внедрен в учебный процесс.
3. Разработан пакет прикладных программ автоматизированного проектирования дождевых литников систем, включающий решение технологических задач расчета размеров литниковой системы, выбора параметров заливки, расчета скоростей и температур.
Результаты работы в виде прикладных программ и методик проектирования литниково-питающих систем используются в учебном процессе на кафедре Материаловедения, литья, сварки РГАТА им. П.А.Соловьева в ряде изучаемых дисциплин, а также при курсовом и дипломном проектировании.
Научные положения, которые составляют основу работы и выносятся на защиту
1. Критическое значение силы удара струи, полученное на основании экспериментального исследования процесса методами гидромоделирования истечения расплава, накладывающее ограничения на параметры литья и размеры дождевой литниковой системы.
2. Математическая модель процесса истечения расплава из отверстий литниково-питающей системы.
3. Методика расчета параметров литья и размеров дождевой литниковой системы, позволяющая значительно сократить вероятность возникновения дефектов отливок на стадии заполнения полости формы расплавом.
Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы обсуждались на международной школе-конференции молодых ученых, аспирантов и студентов имени П. А. Соловьева и В. В. Кондратьева «Авиационная и ракетно-космическая техника с использованием новых технических решений», Рыбинск, 2006 г., на Российской научно-технической конференции «Новые материалы, прогрессивные технологические процессы и управление качеством в заготовительном производстве», Рыбинск, 2007 г.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 5 печатных работ в различных журналах, сборниках научных трудов и прочих изделиях.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, основных выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 218 страницах машинописного текста, содержит 30 таблиц, 71 рисунков, 189 наименований российских и зарубежных библиографических источников.
