Введение к работе
- - Актуальнсс^ь^проблега. Е металлургической промышленности, ыалашостроенкя и автомобилестроения значительно "возросла потребность В КруПШГС И среДІШХ ОТЛИВКаХ С Внутренними ПОЛОСТЯГ-13.
не имеющими поякутрецндй, аз различных сплавов.
В настоящее время для получения таких отливок широко используются разовые песчано-гликистые формы. Этот способ характеризует простота и надежность, однако в среднем на одну тонну годных отливок тратится З-о т формовочной смеси, 100-300 кг шлаков, 1000-1800 м3 газа., что приводит"к тянедейшей экологической ситуации в литейных цехах и к использованию тяжелого низкоквалифицированного ручного труда. Особенно остро эти вопросы стоят при изготовлении сталоразливочных излоаниц.
Получение отливок этого типа в металлических формах, не
нашло до настоящего времени*"широкого применения, а использова
ние металлических стершей, особенно для крупных отливок, даль
ше единичных экспериментов не поило, что объясняется рядом тру
дностей. Основам препятствиями для использования металличес
ких стеряней яеляются большие усилия при извлечении, обуслов
ленные обжатием его отливкой зо время'уседки, и образование: в
них горячих трещин из-за затрудненной усадки. Имевшиеся б лите
ратуре данные по этому вопросу относятся зачастую к конкретному
тилу отливок л не учитываютобщих закономерностей процесса тзм-
перзтурнс-деформацяонного взаимодействия между отливкой и ме- -
таллическим. стержнем.: " -
Учитывая постоянно возраст атацуй потребность в сталеразли-вовдцх дзлоанедах и. аналогичных им огливках, проведение работ по использованию для их получения постоянных форм с металлическими стеранямя является'весьма актуальной.
Работа выполнена в соответствия с координационным следом НИР АК СССР на KSI-I535, І985-1У9С года по решения проблему 2.25.1.5 (процессы литья), задакея 02.01.01 л 02.01.02.
ель_рабо-гы. Изучение процессов, сроязнаючссс прл тиятера-турно-деформацг.ончом взаимодействии отливки с металлический стерннем, я расраоотка технологии изготовления оі'Ліівоі; в фориах с легкоизвлекаеиея г/еталлическими стермяш.
Для достижения указанной цели з работе онла поеггазлена следупцие задачи:
разработать теоретические принципы получения оіливок' в формах с металлическими легкойзвлекаемыми стерйшми;
изучать далатоыетрические характеристики иаиболез распространенных литейных сплавов, а также сплавов для лэгкоизвлека-емых стержней;
исследовать термическую стойкость разработанных стержне-еых сплавов; ...
экспериментально проверить и изучить теоретические принципы получения отливок в формах с легкойзвлекаемыми металлическими стержнями;
разработать и освоить в производстве технологический процесс получения чугунных отливок в формах с легкоизБлекаемыш металлическими стержнями.
Научная новизна. Аналитическим путем выведены критерии легкого извлечения и условия формирования зазора между отливкой и стержнем в зависимости от различных технологических параметров. Получены критериальные уравнения для расчета температур максимального прогрева, а также интервала температур при принудительном охлаадеіши стержня, обеспечивающих свободное извлечение стеркня из отливки.
На основе теоретического анализа температурно-деформацион-ного взаимодействия отливки со стержнем разработаны теоретические принципы предупреждения горячих трещин в отливках, получаемых е формах с металлическими стеркнями. Исходя из этих принципов и ураЕНЭкия теплового баланса, получены формулы для расчета, критической массы стеряня, гарантирующей получение отливок бэз трещин, с учетом таких технологических факторов как температура заливки сплава я начальная температура стергяя.
.Установлено влияние температуры'нагрева и химического состава чугуна-на величину предусадочного расширения. Экспериментально подтверждено влияние величины предусадочного расширения на коэффициент локализации 'деформаций:.
Определены требования,- которым должен удовлетворять сплав ' для изготовления стержней. Дана количественная оценка термостойкости стераневых сплавов. Термодинамическими расчетами обосновано и экспериментально подтверждено положительное влияние на термостойкость легирование стержневой стали хромом и молибденом.' Произведен вибор стгди для изготовления стержней, отвечающей разработанным требованиям.
ПракИчзскм_інность .работы, Ка основании проведенных исследований разработан алгоритм расчета конструкции легкоиззле-каемсго стерзня. Определена составы стержневых сплавов как для отливок из чугуна и стали, так и для отливок из алюминиевых сплавов.
Разработана технология изготовления отливок и формах с легкоизвлекаэмнми металлическими стержнями.
Реализация_работы. Разработанная технология изготовления излоякиц з формах с легко-извлекаемыми стержнями прошла опытно-промышленные испытания на Челябинском ыетатлургическоы комбината, ожидаемый экономический эффект составит 73,8 тыс.руб. Экономический эффект от внедрения техпроцесса изготовления отливки тормозного барабана з кокиль с легкоизвлекаемкм стержнем составил 29 тыс.руб.
Апробация .работы^, Материалы диссертации были доложены и. обсуждены на Ш научно-технической конференции литейщиков Западного Урала, Пермь, І9Є4; Уральской научно-технической, конференции "Новые металло- и трудосберегающие технологические процессы в литейном производстве", Челябинск, IS34; .зональной конференции "Современное оборудование е технология плавки, внепочной обработки и .'заливки чугуна", Пенза, 1У85; яеучно-техі&чеекой конференции "Производство литых заготовок повышенной точности и малой трудоемкости",;.Свердловск,' 1936; научно-техническом совещании ."Повышение производительности труда, экономии 'материальных я энергетических ресурсов в литейном производстве",. Барнаул, 1985; межреспубликанском научно-практическом семинаре жтейщи--'-. ков "Современные технологические пррц'ессы получения высококачественных, отливок, повышение стойкости литейной оснастки и режу-.-'mero инструмента? Чебоксары, ІУ37; .научно-технической конференции "Прогрессивные технология производства литых заготовок", Челябинск, U38; региональном научно-техническом совещании "Повышение эффективности литейного производства", Омск, 1983.
Публикация^ По теме диссертации опубликовано 13 статей и получено 2 авторских свидетельства СССР.
Стпукт2ра и объем саботы;. Диссертация состоят из введения, шести глав, основных выводов, списка Литературы, зклвчахщам 172 наименования, и- 3 приложений; содержит 130 страниц машинописного текста, 35 таблиц, 53 рисунка.
Основные^положения, предетавляег.ыв_к_зашите.
-
Теоретические принципы получения отлиьок в формах с легкоизвлекаемымк металлическими стержнями.
-
Результаты исследования дилатометрических характеристик различных сшшвов и выбор на ех основе сплавов для стзраней.
-
Результаты исследований термической к термо-химической стойкости стержневых сплавов и выбор на этой основе сплавов для изготовления стержней.
-
Установленные закономерности влияния технологических факторов на трєщиноустоігчиБОсть отливок. Разработанный с учетом этого алгоритм расчета конструкции легконзвлекаемых стержней.
о. Технологию изготовления отливок в формах с легкоизвле-каемыни металлическими стержнями.