Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время в машиностроении расширяется производство отливок из высокопрочного чугуна и серого чугуна высоких марок, которые характеризуются пониженным углеродным эквивалентом и вследствие этого более широким интервалом кристаллизации, большей склонностью к формированию в отливках значительных по объему усадочных дефектов.
Вопросам формирования усадочных дефектов, расчета прибылей и получения плотных чугунных отливок посвящены работы многих отечественных и зарубежных исследователей: Б.Б. Гуляева, Н.Г. Гир-шовича, Ю.А. Нехендзи, Б. В. Рабиновича, В.П. Чернобровкина, И. Пржибыла, H.F. Bishop, S. Engler, H.F. Johnson и др.
Однако, использование результатов их исследований для отливок из высокопрочного чугуна и серого чугуна высоких марок не всегда приводит к положительным результатам. Поэтому проблема получения плотных отливок из этих чугунов является актуальной. Важным, особенно для автомобильной промышленности, является также определение минимальных размеров и объема прибылей. Для решения этих задач необходимы развитие представлений о механизме формирования усадочных дефектов и разработка инженерной методики для расчета количества и объема прибылей.
Цель работы; получение плотных отливок из высокопрочного чугуна и серого чугуна высоких марок путем развития представлений о. механизме формирования усадочных дефектов и разработки инженерной методики для расчета количества и объема прибылей.
Для достижения цели были поставлены и решены следующие основные задачи:
проведение экспериментальных исследований влияния питания отливки из стояка (литниковой системы) на объем усадочных дефектов;
проведение экспериментальных исследований по установлению зависимости объема усадочных дефектов от приведенного размера, массы и времени заливки отливок из эвтектического высокопрочного чугуна;
проведение экспериментальных исследований дистанции питания отливок из серого чугуна в зависимости от приведенного размера при заданной пористости и влияния на дистанцию питания времени выдержки между модифицированием и заливкой;
развитие представлений о механизме формирования в отливках усадочных дефектов;
разработка инженерной методики расчета количества и объема прибылей для отливок из высокопрочного и серого чугунов.
Научная новизна работы состоит в следующем:
-
Развиты представления о механизме формирования усадочных дефектов в отливках, изготовляемых в сырых песчано-глинистых формах, с объяснением криволинейного характера зависимости объема прибыли от массы отливки. Во время заливки может происходить затвердевание и компенсация объемной усадки затвердевания за счет заливаемого в форму металла (питание "из ковша"). С увеличением массы отливок одного приведенного размера увеличивается время заливки и приведенный размер питателей и усиливается питание отливок из стояка (литниковой системы) до перемерзання питателей. Именно эти два процесса приводят к уменьшению объема прибыли и отклонению названной зависимости от прямолинейной. Кроме того, с увеличением массы происходит увеличение протяженности отливки, возрастает объем усадочных дефектов, некомпенсируемый из прибыли, из-за превышения протяженностью отливки дистанции питания прибыли, образуются утяжины. Объем прибыли не зависит от возникновения усадочной пористости в отливках, но на криволинейной зависимости можно выделить области, в которых в отливках образуется допустимая пористость из-за превышения протяженностью отливки дистанции питания.
-
Установлено, что с увеличением приведенного размера цилиндрической отливки с высотой_, равной диаметру из алюминиевого сплава АК9М2, приведенного размера питателей и перегрева расплава питание из стояка (литниковой системы) усиливается. Объем усадочных дефектов в отливках за счет питания из стояка может уменьшиться до 53...62%.
-
Установлена степенная зависимость объемов усадочных дефектов в отливках из эвтектического высокопрочного чугуна от массы отливки, приведенного размера и времени заливки.
-
Установлена зависимость дистанции питания отливок из серого чугуна СЧ25 от приведенного размера при заданной пористости: с увеличением приведенного размера отливок дистанция питания уменьшается.
-
Выявлено влияние времени выдержки между модифицированием серого чугуна СЧ25 ферросилицием и заливкой на величину дистанции питания: с увеличением времени выдержки дистанция питания при заданной пористости уменьшается.
Практическая ценность:
предложена технологическая проба для определения дистанции питания отливок в зависимости от приведенного размера и пористости;
экспериментальные результаты по дистанции питания отливок из серого чугуна используются при расчете количества прибылей;
разработана инженерная методика расчета количества и объема прибылей для отливок из эвтектического высокопрочного и серого чугунов с учетом дистанции питания при заданной пористости.
Реализация результатов работы. Инженерная методика расчета количества и объема прибылей для отливок из высокопрочного и серого чугунов используется в АО "Литаформ" при разработке САПР технологии отливки.
Апробация работы. Основные положения работы доложены на международной научно-технической конференции "100 лет Российскому автомобилю" (г. Москва, 1996 год), на заседаниях кафедры "Машины и технология литейного производства" МТТУ "МАМИ".
Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 работы.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, _о_ глав, общи выводов, списка литературы из 7_0_ наименований и приложений яа j_?L страницах машинописного текста, 70_ рисунков, jlO таблиц.
-4.-