Введение к работе
'
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕИЫ. При литье крупногабаритных Фасонных отливок - станин, картеров' и влеков Цилиндров' двигателей внутреннего сгорания, корпусов гидротурбин, электрогенераторов и ракет, и т.п.- в облицованные и комбинированные какили возникает сложная задача уменьшения напряжений и коровлєния и избежания трещин о ходе затвердевания и последующего охлаждения металла. Трудности многократно возрастают при попытках использовать для этих целей весьма прогрессивный и высокопроизводительный метод литья в кокиль» в нестоящее вяемя доля итого Вида литья крайне незначительна, что объясняется отсутствием необходимых достаточно простых и точных методов теоретического расчета процесса затвердевания сложной отливки, пригодных для прак-тического использования в производственных, условиях на стадии проектирования технологического процесса.
Решению поставленной аадачи может, помочь максимальное
снижение разностей температур как в сечениях.стенок, так и между
Различными частями отливки. С целью обеспечения подобных изотер
мических условий следует' уметь заранее рассчитать процесс
затвердевания и дальнейшего охлаждения отдельных участков
сложной отливки и найти подходящие параметры сопряженных с ним
участков формы. Для расчетов надо Располагать соответствующими
формулами, обеспеченными необходимыми тєрмофизичєскими
коэффициентами для применяемых литейных сплавов' и форм. К
сожалению, из-за славой распространенности в питейном
производстве расчетных методов, сейчас таких данных крайне не-
достаточно, поэтому возникает дополнительная задача их экспери
ментального и расчетного (методами термодинамики необратимых
процессов) определения. '
Крупногабаритные Фасонные отливки часто Обладают весьма различными по массивности участками, поэтому для обеспечения принципа йаотермичности приходится использовать самые равные по интенсивности теплообмен» способы воздействия на эти участки, начиная от их особого утепления и кончая тонкостенный кокилем, охлаждаемым водой в условиях кипения. Это значит, что при решении.поставленной задачи неовходимо Рассмотреть и овоащить
' 2 весь накопленный опыт, охватить «ecu диапазон возможных способов теплового воздействия на отливку,.' которым Располагает литейщик, придав им соответствуешь;? количественное выражение, удобное для оьоврения .и практического .использования. Иными словами, в результате проведенного исследования необходимо дать обобщающие практические рекомендации, полезны^ для тех'нолога-литейадика.
Нвконещ целесообразно разработать соответствующий
измерительно-вычислительный комплекс на вазе персональной ЭБН, который овеспечил вы все расчеты, эксперименты, в случае необходимости смог.вы внести коррективы в тепловой режим отливки в условиях производства! Такая гавота актуальна, проводится впервые, и представляет интерес для республики Беларусь.
UE/lt> И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. В-соответствии с изложенным диссертация имеет целью на основе анализа ухе известным достижений разработать, исследовать и опррврвать новый универсальный, достаточно простой поучлетковый метод расчета теплового режима затвердевания крупногабаритной разностопной Фасонной отливки, пригодный для использования в производственных условиях, и дать практические рекомендации. Б таком обобщенном виде задача ставится впервые, для ее решения необходимо!
-
На основе термодинамики необратимых процессов Онзаге-ра, теорий подобии и размерностей и анализа Физического существа проблемы разработать систему критериев подобия, позволяющих общую задачу об охлаждении: аернной отливки в Форме расчленить на совокупность простых частных задач, поддавшихся достаточно точному аналитическому решенйкі,. удобному для практического использования, а производственных условиях.
-
Для всех выделенных частных случаев предложить простыв расчетные формулы, 'позволяющие одинаково легко' решать как прямые, так и обратные технологические вадачиї по заданной технологии находить свойства отливки либо по заданным свойствам подвирать потреьный технологический процесс.
-
Обеспечить расчетные формулы соответствующими тврмо-еизическими коэффициентами; для применяемых в литейном производстве металлов и сплавові предложить Метод их расчетного и експериментального определения. .
-
Б экспериментах проверить справедливость, выведенным расчетных формул и методов и дать практические рекомендации. Обобщить имеющиеся опытные данные, относящиеся к предельным вое-
з нежностям теплового воздействия на Процесе охлаждения отливки.
5. разработать измерительно-вычислительный комплекс на ьазе персональной ЭВН для выполнения всех упомянутых расчетов и управления всеми перечисленными экспериментами.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РЕЗУЛЬТАТОВ. Впервые разработана совокупность из девяти главных критериев подобия, которые позволяют но поддающуюся строгой математической тормулировка овиукі задачу расчленить на двенадцать легко решаемых частных задач, обеспеченных простыми расчетными Формулами. Частные эадачи, использованные при описании Данной реальной отливки, объединяются в единую термодинамическую систему на основе принципа изотермичности, например» предусматривающего одновременное затвердевание всех участков сложной отливки. Это автоматически . приводит, к желательному снижению напряжений и коронпвния и избавляет, от трещин, и необходимости решать довольно сложную задачу взаимного теплового влияния смежных " участков отливки!
Усовершенствован МВТОД КОМПЛекСНОГО ОПРеДеЛеНИЯ ТЕРМООЧЛЗИЧОСКИХ
свойств металлов и сплавов на одном оьраэце.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ. разработанный уни
версальный метод позволяет рассчитывать технологии литья на ста
дии проектирования, это избавляет от многих дорогостоящих проб и
ошибок, резко (в несколько |»аз) сокращает длительность производ
ственного цикла, увеличивает производительность и улучшает ус
ловия труда Благодаря применению комбинированных.и Облицованных
кокилей. Б диссертации приведены конкретные примеры использова
ния метода на производстве, они могут быть успешно тиражированы
на практике. . v:
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ. Раара»от«нные тео
ретические и экспериментальные методы были применены При доводка
на ПО "ЗАВОД БОЛЬШЕВИК" в г. Ленинграде технологии литьи крупно
габаритных Фасонных деталей ответственного назначения, подверга
ющихся ударным нагрузкам. Годовой экономический эффект, приходя
щийся на долю аспиранта С.Ф.Комлика, превышает 26 тыс. рублвй в
ценах 1939г.