Введение к работе
Актуальность проблемы. Необходимость повышения качества и снижения себестоимости широкой номенклатуры тонкостенных кокильных отливок из алюминиевых сплавов, применяемых в машиностроении, требуют совершенствования технологической подготовки производства. В этих условиях важнейшее значение приобретает широкое использование систем автоматизированного проектирования технологических процессов литья, основанных на индивидуальных методах расчета процессов заполнения полостей литейных форм.
Однако разработка и внедрение таких систем в настоящее время сдерживается из-за отсутствия надежных методов расчета размеров литни-ково-питающих систем (ЛПС), пригодных для любой отливки с учетом ее индивидуальности. Особенно остро стоит проблема оптимизации режимов заполнения металлических форм расплавом, что объясняется большой сложностью задачи и высокими требованиями к точности ее решения.
Таким образом, изучение особенностей заполнения полостей литейных форм и, прежде всего, кокилей легкими сплавами и разработка на этой основе новых методов расчета процесса заполнения и оптимальных размеров ЛПС является актуальной задачей.
Цель работы. Повышение качества и сокращения брака тонкостенных отливок из алюминиевых сплавов, изготавливаемых литьем в кокиль.
Для достижения поставленной цели требуется решить следующие основные задачи:
теоретически и экспериментально обосновать значение предельно-допустимых скоростей заполнения кокилей алюминиевыми сплавами, позволяющих получить отливку без традиционных литейных дефектов;
оценить возможность применения критериев параметрического типа для определения сложности полости литейной формы при заполнении кокилей алюминиевыми сплавами;
- исследовать влияние краски на интенсивность тегагоотвода от
фронта потока к поверхности металлической формы;
разработать методику определения значения коэффициента теплоотдачи при течении расплава в полости окрашенной и неокрашенной металлической формы;
исследовать влияние конфигурации полости металлической формы на изменение температуры фронта потока;
разработать методики расчета оптимальных размеров сифонной и вертикально-щелевой литниковых систем при литье алюминиевых сплавов в металлическую форму.
Научная новизна. Доказано существование для литья в металлическую форму области технологичных и нетехнологичных значений параметров заливки, границы которых могут быть определены системой критериев качества отливки.
Установлено, что предельно-допустимые скорости заполнения полости металлической формы алюминиевыми сплавами, при которых не происходит образование вторичных шлаковых включений, могут быть в 2-2,5 раза выше, чем при литье в песчаные формы.
Экспериментально и теоретически доказано, что геометрическую сложность полости металлической формы необходимо оценивать критериями параметрического типа, что позволяет выбрать оптимальные области заполнения.
Разработана математическая модель заполнения металлических форм расплавом, учитывающая ее конфигурацию и влияние наносимой на поверхность краски, адекватность которой подтверждена экспериментально и в производственных условиях.
Предложены методики расчета оптимальных размеров сифонной и вертикально-щелевой литниковых систем, позволяющих получить отливку без видов брака, возникающих на стадии заполнения.
Практическая ценность работы. Предложена инженерная конструкция вертикально-щелевой литниковой системы. Созданы методики расчета и проектирования сифонной и вертикально-щелевой литниковых систем, позволяющие определить оптимальные режимы заливки металлических форм.
Апробация работы. Материалы диссертации обсуждались на научно-технических конференциях г.Москвы, г.Санкт-Петербурга, г.Запорожья и г.Рыбинска.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 научных статей и получено А_С. № 2010664.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 160 страницах машинописного текста, содержит 12 таблиц, 52 рисунка и состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложения.