Введение к работе
Актуальность работы. Развитие машиностроительного производства России в условиях непрерывного удорожания природных и энергетических ресурсов, непродуманной налоговой политики возможно только при условии конкурентоспособности выпускаемой продукции, и особенно при снижении ее себестоимости., Значительное влияние на себестоимость изготовляемых изделий оказывает доля использованного металла в готовых деталях, учитываемая посредством коэффициентов использования металла Ки.„. и выхода годного Кв.р.. Высокое значение Кв.г. имеют заготовки, полученные способами непрерывного литья.
Однако непрерывнолитые заготовки имеют низкий К„.и. при- механической обработке, что объясняется сложностью оформления внешних и внутренних контуров отливки. Для оформления фасонных контуров отливки применяются песчаные стержни, что удлиняет и удорожает производственный процесс, или подпижные кристаллизаторы. Необходимость расположения питателя непосредственно в полости форм делаетневозможным применение внутренних стержней и накладывает ограничения на конфигурацию * получаемых отливок.
Таким образом, актуальным направлением исследования является разработка новой технологии непрерывного литья заготовок, обеспечивающей главным образом, резкое повышение Ки.и. и К„.г.. Наименее изученными при непрерывном литье являются технологические операции заполнения стопочных форм сбоку и теплофизические особенности формирования в них отливок, что и послужило основанием для выполнения данной диссертационной работы.
Актуальность работы, которая выполнялась в рамках единого заказ-наряда (53) министерства общего и профессионального образования РФ (1994-98 г.Г.) определяемся важной народно-хозяйственной задачей повышения коэффициентов использования металла и выхода годного.
Ццли и задачи работы. Целью настоящей работы является разработка и исследование научно обоснованной технологии получения непрерывнолитых отливок в стопочных формах путем управления процессами заполнения формы и кристаллизации отливки, позволяющих расширить номенклатуру и повысить качество получаемых отливок
При Одновременном росте Кв.!,. И Ки.ы.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решались следующие задачи:
-выяснение причин низких значений коэффициентов Кв.1.. и К„.м. и оптимального соотношения между ними;
-установлениэ влияния конструкций литниковых систем на заполнение форм расплавом;
-моделирование и натурные иссчедования гидродинамических процессов заполнения непрерывнолитых форм алюминиевым сплавом;
-исследование температурных полей в форме и отливке;
-разработка принципиально новой технологии получения отливок непрерывной заливкой стопочных форм сбоку;
-расширение номенклатуры отливок получаемых данным способом.
На защиту выносятся следующие основные положения:
-особенности гидродинамики заполнения сбоку движущихся стопочных форм моделирующей жидкостью и алюминиевым расплавом;
-закономерности протекания теплофиэических процессов в форме и отливке при непрерывной заливке и кристаллизации отливки;
-особенности формирования качества и свойств непрерывнолитых алюминиевых отливок.
Научная новизна. Предложена уточненная классификация литниковых систем, которая позволяет детально описать их конструктивные особенности.
Моделированием на прозрачных моделях исследованы особенности гидродинамики заполнения стопочных форы при непрерывной заливке сбоку. Установлены эакономер-
пости 'образования и поведения застойных зон в форме. Исследованы особенности течения и форма струи в начальный момент заполнения формы и при литье в притоп-ленный уровень. Экспериментально определенно значение коэффициента Рейнольдса применительно к разработанной литниковой системе. Исследовано распределение температурных полей и градиентов в форме и отливке при непрерывной заливке стопочных форм.
Практическая значимость работы. Разработан новый способ непрерывного заполнения стопочных форм, позволяющий изготавливать фасонные отливки, уменьшить температуру заливаемого сплава, расширить номенклатуру получаемых отливок, увеличить выход годного.
Разработаны практические рекомендации по выбору гидродинамического режима заполнения форм и теплофи-зических условий формирования и кристаллизации отливки.
Отработанны технологические параметры непрерывного литья в стопочные формы.
Разработана и защищена патентом СССР конструкция установки непрерывного литья в стопочные формы.
Разработанная установка и технология непрерывного литья в стопочные формы прошла промышленную апробацию на Комсомольском-на-Амуре АО «Аїлурлитмаш» и НПТОО «Гефест-МиТЛП».
Результаты работы внедрены в учебный процесс на кафедре «Машины и технология литейного производства» Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета по курсу «Специальные виды литья», используются при выполнении, научно-исследовательской работе студентами и аспирантами.
Апробация работы. Основные научные и практические результаты работы обсуждались на международных научно-технических симпозиумах (1994г., 1997г.); XXVII научно-технической конференции студентов и аспирантов КнАГТУ (1997); на научных семинарах литейных кафедр ХГТУ, КнАГТУ.
Автор выражает признательность преподавателям и сотрудникам кафедры МиТЛП КНАГТУ, а также работникам отдела главного металлурга и литейного цеха АО «Аыур-литмаш», оказавшим содействие при выполнении и представлении данной диссертационной работы. Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано учебное пособие, б печатных работ и получен патент СССР.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов, списка литературы из 97 наименований и 4 приложений. Содержит//»? листа машинописного текста, $ таблиц и