Введение к работе
і
Актуальность работы.
Одним из важнейших свойств многих отливок является герметичность, под которой понимается способность внутренней части изделия выдержать определенное давление жидкости или газа. Герметичные отливки изготавливают из стали, цветных сплавов или высокопрочного чугуна, что значительно увеличивает стоимость этих отливок. Ряд деталей для гидроаппаратуры, работающих при давлениях 15-20 МПа, изготавливают из серого чугуна с низким содержанием углерода и фосфора. При производстве данного типа отливок повышенные требования предъявляются к качеству исходных шихтовых материалов, условиям плавки металла, методам внепечной обработки расплава.
Большой практический интерес представляет разработка технологии и методов получения герметичных отливок на основе дешевых шихтовых материалов без внепечной обработки расплава. Данный подход позволяет значительно снизить затраты на производство отливок.
Одним из таких методов является вибрация. В связи с этим актуальным является применение технологии вибрационной обработки расплава, которая одновременно позволяет уменьшить размеры графитных включений и воздействовать на усадочные процессы при производстве герметичных отливок из чугуна.
Цели и задачи работы. Исследование и разработка технологии получения герметичных отливок из серого чугуна на основе внешнего вибрационного воздействия на расплав в процессе затвердевания.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
-
Исследовать воздействие вибрации на механические свойства, микро- и макроструктуру отливок из серого чугуна, а также на усадочные процессы в серых чугунах.
-
Исследовать влияние типа плавильного агрегата на герметичность отливок, получаемых с применением вибрации.
-
Разработать методику прогнозирования воздействия вибрации на размер и форму графита на основе метода дифференциально-термического анализа.
-
Определить оптимальные режимы вибрационного воздействия на затвердевающий чугун с целью повышения механических свойств и герметичности отливок.
-
Практически реализовать результаты исследований с целью улучшения эксплуатационных свойств отливок.
Научная новизна. 1. Определены и исследованы оптимальные режимы вибрационной обработки отливок из серого чугуна, способствующие измельчению графитных включений, устранению газоусадочной пористости, улучшению условий питания и, как следствие, повышению герметичности сплавов в комплексе с другими свойствами.
!
Р«»Г ' ' А.ІЬНАЯ
.1-1
-
Установлено, что ведущими параметрами при оптимизации процесса вибрационного воздействия являются частота и ускорение вибрации.
-
Установлена взаимосвязь различных режимов вибрации и скорости охлаждения отливки в форме с размерами и формой включений графита, а так же механическими свойствами и герметичностью отливок.
Практическая ценность работы. Воздействие вибрации на кристаллизующийся расплав обеспечивает получение сплавов, обладающих повышенной герметичностью и механическими свойствами. Оптимальные вибрационные режимы можно рекомендовать для получения герметичных отливок из серого чугуна с более высокими механическими и технологическими характеристиками, чем без вибрационной обработки.
Разработан аппаратно-программный измерительный комплекс, обеспечивающий измерение различных аналоговых сигналов и программное обеспечение для сбора и обработки данных (сглаживание, дифференцирование данных). С целью повышения информативности усовершенствован метод обработки данных дифференциально-термического анализа, предложена методика построения дифференциальных термограмм
В промышленных условиях опробована технология получения герметичных отливок из чугуна марки СЧ 20, основанная на внешнем воздействии вибрацией. Данная технология позволяет в ряде случаев отказаться от необходимости применения чугуна с низким содержанием углерода и фосфора для получения герметичных отливок с сохранением параметров герметичности на требуемом уровне.
На защиту выносятся.
-
Результаты исследований влияния вибрации на герметичность, механические, эксплуатационные свойства, микро- и макроструктуру отливок из серого чугуна.
-
Методика прогнозирования размеров и формы графитных включений на основе данных дифференциально-термического анализа.
3 Результаты исследований по определению оптимальных режимов вибрации с целью повышения герметичности отливок из серого чугуна. Достоверность полученных результатов достигалась: корректностью постановки решаемых задач; применением современных технических средств и методик исследования; применением аппарата математической статистики для обработки результатов экспериментов и их сравнительном анализе с результатами других авторов Личный вклад автора.
Автору принадлежит научная постановка задач исследования, создание аппаратно-программного измерительного комплекса, проведение испытаний по изучению комплекса технологических и механических свойств серых чугунов в зависимости от режима вибрационной обработ-
ки расплава в процессе затвердевания, обработка и анализ полученных результатов, проведение численных расчетов на ЭВМ.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались: на региональной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь- проблемы, поиски, решения» (Новокузнецк, 2002); на региональной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Проблемы и перспективы развития литейного, сварочного и кузнечно-штамповочного производства» (Барнаул, 2002); на региональной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Проблемы и перспективы развития литейного, сварочного и кузнечно-штамповочного производства» (Барнаул, 2003); Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения» (Новокузнецк, 2004 г.); Межрегиональной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодежь и наука третье тысячелетие» (Красноярск, 2004);
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в публикациях, в том числе в 3 статьях центральной печати и 7 тезисах и материалах докладов.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав. 2-х приложений и списка литературы Материалы изложены на 160 страницах, содержат 7 таблиц, 51 рисунок. Список литературы составляет 126 наименований.
