Введение к работе
Акт1[альнооть_пробл!еии. Одной из главных проблей литейного производства является экологическая проблема. Литейное производство - активный поставеих самих разнообразных вредностей. > Прячем за последние десятилетия в саязи с интенсификацией производства и химизацией процоосоп формообразования поставки вредностея приняли угрожапзио размори.
Тягелые условия труда являются источником и многих других проблем литейного производства, в частности, особо вахной проб-леин падения квалификации рабочих литейных цехов, что, в свою очередь,часто сводит на нот усилия по улавливанию пыля а газа, по внедрению слохних управляющих и исполнительных устройств.
Отот порочний ісруг ыозшо преодолеть только за счет совершенствования и создания процессов формообразоваїпія, которые выделяли бы минимальное количество вредностей на всех, технологических етапах.
В настоящее время (и на обозр*че будущее) большая часть отливок производится в сирих посчано-глинистых форлах. Основным недостатком этих форм является их низкая прочность и жесткость, что приводит к необходимости увеличения толщины стенок формы и определяет повышенную дефектность отливок.
Повшгенная толщина стенок форма прпэоди? также к уволичежго з технологическом обороте литейных цехов пнлевыделяюдах изтеря-алов.
Наибольшее количество вредностей' выделяется в формоаоч-но-залзгаочных и тер-гсобрубных отделениях литейных цехов. Пря использования сирых пэсчпнкх форм ски достаточно велики.
Низкая прочность сырой песчано-глинистой снеси не позволяет изготавливать из нее стержни, и в сирых формах использухуг стерз-ни на специальных связующих, что пршзодит к загазованности ат-иосферы ц&ха.
Повышенная дефектность отливок, полученных а сырых формах, обуславливает рост трудоемкости очистных работ и ухудаае? условия труда в термообрубныхотделениях.
До последнего времени в качестве целевых функций при разработке и оптимизации процессов форіосбразованая принимали их технико-вконсмические параметры. Характеристики условий труда з лучшем случае относили к числу ограничений. В настоящей диссертационной работе в качестве целевой функции взяты условия тру-
да, в техняко-вконоыическив- показатели отнесены к ограничен яи. В такой поотановкв проблемы наиболее перспективный объе тем исследования является литье в замороженные формы, очевидн особенность» которого является возможность использовать В К честве основного связующего—лед, при втом обеспечивается только аналогическая чистота производства, но и повыше»: долговечности и снижение расхода песка.
Цель работы. Создание вкологически чистой и рееурсосбереї ющеЯ технологии путей разработки процесса получения отливої песчаных формах, основным связующим которых является лед.
Следует отметить, что эпизодические замораживш традиционных сырых песчанс-глинистых форм с большим содержат традиционных связущих производились и до настоящей рабо: Надеялись, что замораживание песчаных форм ускорит затвердеї ниє отливок и повысит их прочностные свойства, но до настоя: работы не изготовляли литейные формы из материала, основі связувдим которого является лед.
Новое направление предопределило новые задачи для дост: гения цели:
-необходимо изучить свойства нового материала для литейн форм в широком диапазоне температур: от отрицательных положительных;
изучить поведение нового материала при изготовлении форм;
изучить поведение форм из втого материала при заливке расплавом;
изучать свойства отливок, полученных в таких формах;
разработать технологию высокопроизводительного получен бездефектных отливок в новых замороженных формах.
Результатом решения втих задач явилось создание теории технологии получения отливок в замороженных формах, основі: связуюдкі которых является лед.
Научная новизна работы определяется совокупностью мето; исследования и сведения о комплексе свойств нового матерш для литейных форм в широком диапазоне темлерат} закономерностях взаимодействия замороженных форм без традиі онных связующих о модель», окруааадей средой и росплав< новыми методами реочета основных технологических еломентов параметров.
Разработаны новые иетода определения реологических, деформационных и теплофизкческих свойств, ,. обусловленных особенноотяии замороженной формы.
Определен комплекс механических, теплофвзячеехих я Сильтрационних свойств замороженных форм, . позволящих идентифицировать процоесы, протекающие вв всех етапах получения отливок в замороженных формах.
Сформулирована реологическая модель замороженных форм.
Изучены и обобщены основные закономерности замораживания песчаных Фош.
Сформулирована математическая модель теплового взаимодействия модельной оснастім со стенкой звморагкваемоя формы.
Изучен процесс образования клея на поверхности модели и его влияния на силы сцепления меаду моделью и формс-Я.
Показана експериментально и аналитически невозможность ускорения затвердевания отливки в замороженных формах. Сформулирована модель двухстадийного затвердевания окибігл в замороженной форме.
Определены условия резруаекия поверхности фОрМЦ потоком расплава. Выведены зависимости для- определения нерагмывакдей скорости и времени "гаїзня* контактной твердое коркя металла.
Определены условия разрушения поверхности __ формы теплоизлучением расплава. Выведены зависимости для определенгя сопротивляемости замороженной формы теплозому излучен1"^.
Впервые при расчете литниковых систеи учтены ..^сцссси, евязазздые с разрушением поверхности формы, и в расчетные формулы введены показатели механических свойств формовочной смеси.
Практическая значимость работы и реализация результатов в промыпленностк. Разработаны-технологические процессы'изготовле-нкя отливок в замороженных формах, обеспечивакхцие шзпасізвця» вредных выделешй по ходу изготовления отливки. На основании теоретических и вкепермеитвлькых исследований разработаны составы формовочных смесей, технологические приемы, конструкции литниковых систем, обеспечвващиа еккаенив дефектности фори и отливок, внедренные в производство на предприятиях Шшоборон-прома, Кинсельхозиаша, Ыинхныиагз, ЬЬштягмоза а за рубегш.
Впервые создан м одан в експлуатацію производственный учаоток крупносерийного изготовления отливок в замороженных формах.
Результаты научных исследования работы попользованы как в практике литейного производства СССР, так и за рубежей.
Ряд авторских свидетельств на изобретения, получекных в ходе работы, переданы на лицензионной основе за границу.
Экономический вффект от продажа стих лицензий составил не иенее 1 илн. рублей по курсу рубля 1985 года.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на семинарах, конференциях и совещаниях, в том числе: не ХП совещании по теории литейных процессов в АН СССР (г.ыосква,1966), на ХХП Всесоюзной конференции литейздков (г.Свердловск,1967), на ХШ совещании по теории литейных процессов в АН СССР (г.Москва, 1969), не Л Всесоюзной межвузовской научной конференции "Прогрессивные метода изготовления литейных форы" (г.Челябинск, 1973), на совещании АН СССР по проблеме "Развитие методов и процессов образования литейных форы" (г.москва, 1975), на ХХХП Всесоюзной научно-технической конференции литейфіков "Повышение технического уровня литейного производства мзЕнностроительных предприятий Сибири и Дальнего Востока" (г.Улан-Удв, 1932), на международной конференции литейщиков в ЧССР (г.Острава, 1937), на сороковом международном конгрессе лвтейщкков в Германия <г.Среябург), а также на региональных, областных, институтских совецаввях, конференциях, семинарах.
Публикации. По результатам исследований и разработок опубликовано более 80 статей. Получено 41 авторе,toe свидетельство СССР.