Введение к работе
-3-
Актуальность темы С ростом потребности отрасли машиностроения в точных металлоизделиях из труднообрабатываемых сплавов возрастает роль специальных способов литья Анализ тенденций развития технологических процессов формообразования показывает, что качество металла, точность и чистота поверхности отливок являются основными критериями условий развития литейного производства
Литье по выплавляемым моделям (ЛВМ) является одним из передовых технологических методов, позволяющих получать металлоизделия с геометрической точностью, максимально приближенной к готовой детали, не требующей, в некоторых случаях, механической обработки ЛВМ - многооперационный метод получения металлоизделий, с широким диапазоном используемых материалов, что обусловливает высокую себестоимость металлопродукции и недопустимость брака в ее производстве
Брак в ЛВМ имеет место в основном на стадиях изготовления полимерных моделей (ПМ) и керамических оболочковых форм (КОФ), удаления моделей из КОФ, термообработки КОФ, заливки КОФ расплавом металла и обусловливается деформационными процессами, протекающими вследствие технологических особенностей производства и свойств используемых материалов Изготовление ПМ и формирование керамических оболочек сопровождается усадочными процессами, удаление моделей из КОФ - расширяющим воздействием на керамическую оболочку, термообработка КОФ — температурными деформациями последней в связи с неравномерностью ее прогрева, заливка КОФ — термо- и гидродинамическим воздействием расплава металла
Одним из направлений снижения брака, повышения качества и технологических свойств ПМ и КОФ является управление их структурно-морфологическим строением путем образования пористости определенных параметров и, как следствие, деформационными процессами
Таким образом, деформационные процессы пористых структур взаимодействующих компонентов технологических систем «ПМ - КОФ» и «КОФ -расплав металла» при сложнонагруженном состоянии мало изучены, а их исследование актуально
Целью работы является разработка теоретических и практических принципов создания пористости в структурах взаимодействующих ПМ и КОФ, управление их параметрами и деформационными процессами для повышения качества металлопродукции при снижении ее себестоимости
Научная новизна работы Предложен новый подход в технологии изготовления ПМ с пористой структурой, направленный на реализацию управления их качеством и деформационными свойствами
Исследовано влияние технологических режимов изготовления пористых полимерных моделей (ППМ) и соотношения исходных материалов на их физико-механические, технологические и эксплуатационные свойства
Разработаны методы образования пористых структур КОФ, управления параметрами их пористости и напряженно-деформированным состоянием (НДС)
Выявлены особенности НДС пористых КОФ в процессе изготовления, удаления ПМ, заливки расплавом металла
Теоретически обоснована и практически подтверждена предпочтительность расположения пористости во внутренней части структуры КОФ
Обоснованность и достоверность результатов работы обеспечивается использованием при теоретических исследованиях фундаментальных уравнений механики сплошных сред, применением современных методов исследования структуры и свойств материалов, удовлетворительным соответствием теоретических и экспериментальных данных, подтверждением результатами производственного опробования и внедрения разработанных технологических процессов
Практическая значимость работы На основании комплексного подхода к оценке технологических факторов, влияющих на деформационные процессы ПМ и КОФ при изготовлении металлоизделий, получены результаты, позволившие
разработать технологический процесс и режимы получения пористых ПМ с требуемыми физико-механическими, технологическими и эксплуатационными свойствами (патенты РФ № 2188736, 2188738, 2188735, 2188737, 2188734, 2203763, 2203764, 2203765, 2190496, 2185920, 2190498, 2185921, 2185922),
разработать технологические процессы изготовления пористых КОФ с требуемыми физико-механическими и технологическими свойствами, установки получения пористости в структурах КОФ (Авторские свидетельства СССР№ 1414496, 1227312),
повысить качество и размерно-геометрическую точность металлоизделий на 2-4 квалитета при практически полном устранении брака ПМ и КОФ
Разработанные рекомендации по управлению структурой и свойствами ПМ прошли опытно-промышленные испытания на ОАО «КнААПО им Ю А Гагарина»
Внедрение технологий изготовления пористых КОФ в условиях Павловского ПО им С И Кадышева и Арсеньевского машиностроительного завода «Аскольд» позволило получить экономический эффект 18074 руб на годовую программу (в ценах 1988 г )
Апробация работы Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на областных научно-технических конференциях (г Горький, 1987, 1989), всесоюзном семинаре «Ускорение научно-технического прогресса в литейном производстве Дальнего Востока» (Комсомольск-на-Амуре, 1986), научно-техническом семинаре «Повышение качества и эффективности литья по выплавляемым моделям» (Москва, 1986), всесоюзной конференции «Механика конструкций из композиционных материалов и проблемы динамических испытаний» (Комсомольск-на-Амуре, 1990), всероссийских научно-технических конференциях "Материалы и технологии XXI века" и "Новые химические технологии производство и применение" (Пенза, 2001), всероссийской научно-технической конференции «Российская школа по проблемам науки и технологий» (Миасс, 2003, 2004), международной научно-технической конференции «Современные проблемы металлургического производства»
-5-(Волгоград, 2002), международном симпозиуме «Принципы и процессы создания неорганических материалов» (Хабаровск, 2002, 2006), XXVIII дальневосточной школе-семинаре им академика Е В Золотова (Владивосток, 2003, 2004), всероссийской научно-технической конференции «Проблемы механики сплошных сред и смежные вопросы технологии машиностроения» (Комсомольск-на-Амуре, 2003, 2005), всероссийской научно-практической конференции «Литейное производство сегодня и завтра», посвященной 90-летию со дня рождения Б Б Гуляева (Санкт-Петербург, 2004), всероссийской конференции «Фундаментальные и прикладные вопросы механики», посвященной 70-летию со дня рождения акад Мясникова (Владивосток, 2006), общем собрании Хабаровского научного центра ДВО РАН (Хабаровск, 2002)
По теме диссертации опубликовано 42 работы, получено 2 авторских свидетельства СССР и 14 патентов РФ
Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, шести глав, основных выводов, списка литературы (193 наименований) и приложений Общий объем работы - 249 страниц, в том числе 155 рисунков и 19 таблиц, включенных в текст
Личный вклад автора В настоящей работе представлены результаты, полученные автором самостоятельно [45, 48-52, 54-58], а также совместно с аспирантами и сотрудниками Института машиноведения и металлургии ДВО РАН [1, 2, 4-44, 46, 47, 53] Автору принадлежит организация, проведение и постановка задач исследований, планирование и руководство экспериментами, личное участие в них и анализ полученных данных, оформление печатных работ Автор также принимал непосредственное участие в опытно-промышленном опробовании и внедрении в производство результатов исследований
Автор выражает искреннюю признательность д т н [Г И Тимофееву!, д т н А И Евстигнееву, д т н В И Одинокову, к т н С Г Жилину, к т н ОН Комарову, к т н С А Некрасову за помощь и содействие, оказанное при выполнении данной работы
