Технология получения керамических оболочковых форм по комбинированным моделям повышенной точности
Предложена расчетная формула для определения максимальных абсолютных отклонений размеров отливок от размеров полости пресс-форм, что позволило разработать новый подход к проектированию оснастки для литья по удаляемым моделям. Гаранин В. Ф. «Озеров В. А., Климкин Ю. И, Исследование вос-коподобных модельных материалов., используемых при литье по выплавляемым моделям./» / Прогрессивные… Читать ещё >
Технология получения керамических оболочковых форм по комбинированным моделям повышенной точности (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Содержание
С ростом потребности народного хозяйства в точных отливках соответственно возрастают и требования к их качеству. Повышаются требования к отливкам по конструктивной сложности., чистоте поверхности., эксплуатационной надежности. Это требует создания более совершенных и стабильных технологических процессов, обеспечивающих получение отливок, с высокой размерной точностью.
Анализ тенденций развития технологических процессов формообразования показывает., что точность и чистота поверхности фасонных отливок являются одними из главных критериев уровня развития науки и технологии литейного производства. Высокие показатели по этим признакам обеспечивают неразъёмные высокоогнеупорные негазотворные литейные оболочковые формы, материалы которых не взаимодействуют с заливаемыми сплавами. Подобные формы получают по выплавляемым, выжигаемым и растворяемым моделям, при этом применяется, преимущественно, способ многослойного формообразования [1.23.
Однако, отливки производимые отечественными предприятиями в многослойных формах имеют недостаточную точность и лишь в отдельных случаях, при индивидуальном производстве сложнофасоыных отливок можно получить повышенную точность, но их себестоимость и трудоемкость изготовления очень высокие.
При литье по выплавляемым моделям существенное влияние на размерную точность отливок оказывают физико-химические и тешюфизи-ческие свойства модели. Увеличение температуры, массы и конструктивной сложности модели приводит к ее короблению, снижению размерной точности и ограничен!®- размеров отливки.
При литье по выжигаемым моделям в керамические оболочковые формы (Replleast CS-процесс) шероховатость поверхности отливки выше. заполнения тонких полостей пресс-формы в процессе изготовления модели.
При литье по растворяемым моделям используют модели на основе мочевины с пластификаторами, селитр., гидратированных сернокислых солей и другие. К недостаткам таких моделей относятся: плохая спаиваемое ть и высокая плотность, что затрудняет выполнение технологических операций с крупными модельными блоками, а также их гигроскопичность [2?33.
Кроме этого для изготовления точных отливок используют обьемно-замкнутые формы по так называемой наливной технологии (IFC -investment flask casting — процесс) С4]. Этот способ позволяет использовать удаляемые модели из указанных выше материалов. Он характеризуется более высоким расходом суспензии и огнеупорных материалов, склонностью формы к т р е щи н о о б р аз о в ан ию и продолжительностью прокалки по сравнению со способом многослойного формообра
— б четающих в себе свойства выплавляемой и выжигаемой модели. Правомерность выбора этого направления определяется тем, что оно в полной мере соответствуют задачам современных исследований [5,63.
На защиту выносятся следующие положения:
— закономерности изменения размерной точности и прочности КМ в зависимости от ее основных конструктивных параметров (базового размера модели, толщины облицовочного слоя, объемной массы промв-етавки) —
— регрессионные математические модели формирования размерной точности и прочности КМ-
— математическая модель деформационной устойчивости КОФ при удалении легкоплавкой облицовки КМ-
— номограммы по определению оптимальных конструктивных параметров и прочностных свойств КМ-
— расчетная формула для определения максимальных абсолютных отклонений размеров отливки от размеров полости пресс-формы-
— технология получения КОФ по КМ,
Технология повышения трещиноустойчивости КОФ путем применения аэрированных суспензий внедрена на ААПО им. Н. Й. Сазыкина (г.Арсень-ев) с общим годовым экономическим эффектом 39,6 тыс, рублей (по уровню цен на 1989 г,)
Работа выполнялась в отделе литья стеклокристаллических материалов и огнеупоров Института проблем литья АН Украины (г, Киев), Института машиноведения и металлургии ДВО РАН (г, Комсомольск-на-Амуре)3 Комсомольском-на-Амуре государственном техническом. университете (г.Комсомольск-на-Амуре), на заводе автоматики им. Г. И. Петровского (г, Киев). ПО «Восход» (г.Кривой Рог), КнААПО им. Ю. А. Гагарина (г.Комсомольск-на-Амуре) и ААПО им. Н.й.Оазыкина (г. Атюеньев).
основные вывода.
1.Предложен способ повышения размерной точности и трещиноустой-чивости КОФ, предусматривающий использование комбинированных моделей на основе армирующей пенополистироловой промвставки, облицованной слоем модельной композиции, технология их получения.
2.Разработаны критерии выбора конструктивных параметров и прочности комбинированных моделей, базирующиеся на совокупности установленных закономерностей изменения абсолютных отклонений размеров моделей различных типов и деформационной устойчивости КОФ. Показано, что применение КМ позволяет эффективно воздействовать на размерную точность и трещиноустойчивость КОФ.
3.Разработан образец для исследования размерной и геометрической точности удаляемых моделей, применение которого позволило оценить характер изменения абсолютных отклонений размеров в зависимости от основных конструктивных параметров модели.
4.Разработана методика количественной оценки трещиноустойчивос-ти КОФ, основанная на регистрации импульсов акустической эмиссии прогрессирующих в структуре оболочки трещин при механическом и термическом воздействии. Установлено, что применение новой технологии позволяет повысить трещиноустойчивость КОФ в 1.15−1.2 раза по сравненш с базовой технологией.
5.Предложен системно-структурный анализ и иерархическая классификация КОФ, а также возможные способы управления качеством оболочек на каждом структурном уровне.
6.Впервые определены значения абсолютных ' отклонений размеров отливок от номинальных размеров полости пресс-формы, на основе которых разработаны принципы конструирования пресс-форм для получения комбинированных моделей.
— 91.
7.Получены уравнения регрессии, описывающие формирование размерной точности и прочности КМ на основе которых построены расчетные номограммы для определения конструктивных параметров и прочностных свойств КМ.
8.Изучено на базе математического моделирования и зксперимен-" талъных исследований температурное поле системы «КМ — КОФ» при выплавлении облицовочного слоя модели. При использовании КМ продолжительность выплавления уменьшается в 4−5 раз, по сравнению с выплавляемыми моделями.
9.Предложена расчетная формула для определения максимальных абсолютных отклонений размеров отливок от размеров полости пресс-форм, что позволило разработать новый подход к проектированию оснастки для литья по удаляемым моделям.
10.Разработана технология изготовления КОФ с использованием комбинированных моделей. Отмечено, что применение аэрированной суспензии позволило снизить брак по трещинам КОФ на 15−20% и получить реальный годовой экономический эффект в сумме 39.6 тыс. рублей (по уровню-цен на 1989 год).
1.Лакеев A.C. Формообразование в точном литье.- Киев: Hayковадумка. 1986. 256 с.
2. Литье по выплавляемым моделям/ Под ред. Я. И. Шкленника и В. А. Озерова.- М.: Машиностроение, 1984. 408 с.
3. Дошкарж 1, Габриель Я., Гоушть М., Павелка М. Производство точных отливок, — М.: Машиностроение, 1979. 296с.
4. Davies G. J. Me tal casting' and molding process.- London: Applied science publishers LTD, 1984. 210p.
5. Основные задачи литейного машиностроения в XII пятилет-ке/'/Литейное пр-во.- 1986. N2. С.1−2.
6. Борисов Г. П. Развитие специальных способов литья/7 Литейное пр-во.- 1990. N6. С.23−24.
7. Болотин В. В., Новичков Ю. Н. Механика многослойных конструкций.- М.: Машиностроение, 1980. 375 с.
8. З. Важанов В. Л. Расчет конструкций на тепловое воздействие. -М.: — Машиностроение, 1969. 599 с.
9. Сокол И. Б. Обжиг .и заливка оболочковых форм, изготовленных по выплавляемым моделям//Взаимодействие литейной формы и отливки: Сборник. М.: АН СССР, 1962. — С. 326 — 332.
10. А.с.1 121 089 СССР. В 22 С 1/06. Суспензия для изготовления форм • по выплавляемым моделям/В. M, Воздвиженский, В. В. Кудрявцев, Е. Е. Кудрявцева.- N3769630/22 02- Заявп.09.07.84 $ Опубл.1986. Бюл. N14.
11. Заявка 59−197 378 Япония, ШШ В 22 С 1/18 /Кодзуясу Му-чуо/УКоге гидзкщу инте, 1984,.
12. Шуб I.E., Сорокин П. В. Точное литье по выплавляемым моделям, — М: Машиностроение, 1968. 237 с, 16, Петриченко A.M., Померанец А. А, Парфенова В. В, Термостойкость литейных форм, — М.: Машиностроение, 1982, — 232 с.
13. Заявка 2 599 649 Франция. МКИ В 22 С 1/10 /Culsln Thierry Andre, Dody Jean-Noel Emmanuel, Flooher Jeari-Plerre// Societe nationale d*'etude et de construction de mateurs еГaviation.-1987.
14. Заявка. 57−19 641 Япония, МКИ В 22 С 1/10 / Идехара Масами// Коге гидзюцу инте. 1981.
15. Чернышев Е. А., Уваров В. И., Чуфырин Г, Б, Керамическая смесь на комбинированном связующем//Литейное пр-во, — 1988.-N5. 94 форм по выплавляемым моделям/В, Л, Звездин, Н. А. Зеленин и др,-N4087681/22 02- Заявп, 30−01.86- Опубл.1988. Бюл. Ы19.
16. Pat, 2 216 705 GB. 103 В 22 С 1/08. Investment casting mould/ Irvin S., Roberts E, — Fubl.1983.
17. Шагеев S.A. Современные скоростные способы точного литья по выплавляемым моделям, — М, — МАИ, 1970, — 107 с.
18. Лакеев А. С., Борисов Г. П. Основы реологии модельных материалов для литья по выплавляемым-моделям.- Киев: Наукова думка.-., 1971, — 132 с.
19. Лакеев A.C., Борисов Г. П. Исследование процесса изготовления моделей при литье по выплавляемым моделям// Изв. вузов, Чер, металлургия, — 1970, — N2, — 0,136−142.
20. Лакеев А, С,., Александрова E.H. Разработка моделей с особыми свойствами для точного литья// Физико-химические исследования литейных процессов.- Киев, 1986. С.88−89.
21. Гаранин В. Ф. «Озеров В. А., Климкин Ю. И, Исследование вос-коподобных модельных материалов., используемых при литье по выплавляемым моделям./» / Прогрессивные технологические процессы в литейном производстве,-М, 1985, — С, 77−80,.
22. Гаранин В. Ф, Озеров В. Д., Мирошников И, В, Разработка и исследование новых модельных и формовочных материалов, используемых при литье по выплавляемым моделям// Повышение эффективности литейных процессов и качества отливок, — Хабаровск, 1986.-С.130−133.
23. Гаранин В. Ф., Климкин Ю. И. Теплофизические характеристики воскоподобных модельных материалов// Вопросы теории и технологии литейных процессов.- Комсомольск н/А, 1985. С.92−95,.
24. Заявка 58−148 440 Япония. МКИ В 22 С 7/02 /Кубота Капуеси// Дайсзру кагаку коге к. к, — 1981,.
25. Заявка 57−165 156 Япония, МКИ В 22 С 7/02 /Мураками Минору// Дайсэру кагаку коге к, к, — 1982,.
26. Хориути Н., Угата К., Морита Я. Точное литье крупногабаритных отливок// Имоно,. 1984, — 0,110−115.
27. Заявка 58−77 740 Япония. МКИ В 22 0 9/04. Опубл.11,05.83.
28. А. с, 1 133 683 СССР. В 22 С 9/04. Способ изготовления многослойных оболочковых форм по выплавляемым моделям/ Ф. М, Березовский, Т, М, Сухарева и др.- N3472670/22 02: Заявп.20.07,82- Опубл.1985. Вюл. N4.
29. А.с.1 310 098 СССР, В 22 С 9/04, Способ изготовления форм по выплавляемым моделям/ Ю. П. Васин, Т. М. Евсеева и др.- N3915600/31 02: Заявп.26.06.88- 0публ, 1987, Вюл, N18.
30. Евстигнеев А. И. Классификация составляющих и способов обработки оболочковых форм по выплавляемым моделям// Повышение эффективности литейных процессов и качества отливок.- Хабаровск, 1986.-С.98−115.
31. А.с.1 527 181 СССР. С 02 Е 1/48. Устройство для обработки жидкости в магнитном поле/В.И.Сыч, А. В, Рыжиков, М. Ф. Наумов.-N4329627/22−02- Заявл. 18,11,87, Опубл. 1989. Вюл. N45.
32. А.с.1 256 848 СССР. В 22 С 1/16, Суспензия для изготовления литейных оболочковых форм по выплавляемым моделям/В, Н. Иванов,.
33. A.Д.Чулкова и др.- N3797180/22 02- Заявп, 26.06,84: Опубл. 1986. Бюл. N34,.
34. А.с.1 011 324 СССР. В 22 С 1/16. Суспензия для изготовления керамических оболочковых форм по выплавляемым моделям/С, Т. Лучко, Ю. В. Цопик и др.- N3340619/22 02- Заявп.18.09,81- Опубл.1983. Бюл, N14.
35. А. с, 1 156 803 СССР. В 22 С 1/16. Суспензия для изготовления многослойных оболочковых форм по выплавляемым моделям/Т.В.Иванова, Т. М, Кирилова и др.- N3623221/22 02- Заявп, 06.06.83- Опубл.1985. Бюл. N19.
36. А, с,1 171 176 СССР. В 22 С 1/16. Суспензия для изготовления керамических оболочковых форм/Д.Н.Доскинский, И. М. Гарбер,.
37. БО. Шкленник Я. И. Непрозрачное кварцевое стекло для оболочекпри литье по выплавляемым моделям// Повышение качества и эффективности литья по выплавляемым моделям, — М. -МДНТП, 1981.-С.33−35.
38. А.с.1 304 975 СССР. В 22 С 9/04. Суспензия для изготовления керамических форм по выплавляемым моделям/В.В.Аппилинский,. 0. М, Дедуля и др.- N3910963/22 02- Заявп.10.04,85- Опубл.1987. Еюл. N15.
39. А. с, 1 033 255 СССР, В 22 С 1/18, Смесь для изготовления литейных керамических форм и стержней/И.Д.Шумов. Е. С. Гамов и др.-N3411718/22 02- Заявп.25,03,82- Опубл.1983. Бюл. М29.
40. А.с.1 303 251 СССР. В 22 С 5/04. Способ приготовления суспензии с этилсиликатным связующим/Б.И.Уваров, Е, А. Чернышев и др.- N3821255/22 02- Заявп, 07.12,84- Опубл.1987, Еюл, М14.
41. А.с.1 178 520 СССР. В 22 С 1/02. Огнеупорная суспензия для изготовления керамических оболочковых форм/В, С, Омельченко, Т. К. Карцева и др, — N3744422/22 02- Заявп, 11.03,84- Опубл.1985. Бюл, N34,.
42. Патент 56−20 101 Япония. МКИ В 22 С 9/04 /Сито Томоси, Иване.Кунимицу.-Опубл.02.05.81.
43. Патент 223 960 ГДР, МКИ В 22 С 1/20,-Опубл. 23,10.82,.
44. Васин Ю, П, Лозингер А. М, Копылов А. Н. Повышение прочности керамических форм по. выплавляемым моделям// Литейное пр-во.-1983. N4. 0.42−43,.
45. Ферштатер И, В, Рабинович С, В, Использование мела при литье по выплавляемым моделям/УЛитейное пр-во.- 1985. N7, — С. 29,.
46. Чулкова А, Д., Иванов В. Н. Изготовление форм с использованием новых свявующих//Литейное пр-во.- 1989, — N7. 0.13−14.
47. Патент 57−2421 Япония, МКИ В 22 0 3/00 / Йосида Акитоси, Касака Масахару, — Опубл. 16.01,82,.
48. Патент 57−2422 Япония. МКИ В 22 0 3/00 / Йосида Акитоси, Касака Масахару, — Опубл. 16,01,82,.
49. Патент 135 579 ПНР. МКИ В 22 С 1/22 /Wojnowski Wiesiow, Stochohozyk Jerry, — Опубл. 15.08.86,.
50. Faster shell build-some recent developments/./Foundry Trade, — 1989. 163. ISSN 0015−9042, — Vol, 3389. S.292−293.
51. Заявка 62−144 848 Япония. МКИ B22 С 1/18 /Хирацука Иширо, Огури Набуфуми, — Опубл. 29,06,87.
52. Korwihskl Aleksander, Связующее для керамических форм/" /" Giessereitechnik, — 19 853 31, — N12, — S.390−391,.
53. Полывъяный В. Г., Копылов В. М. и др. Отечественное готовое связующее для изготовления форм по выплавляемым моделям//Литей-ное пр-во, — 1990. N8. 0,13−14,.
54. Заявка 57−17 158 Япония. МШ В 22 С 9/04 /Морита Ясухару,-Опубл.12.02.81.81,Волокнистые композиционные материалы/ Под ред, С.З.Бокш- 100 ковых форм, полученных по выплавляемыммоделям/И, Е. Писарев,.
55. ЮЗ. Кестнер В, К, Бараданьянц В. К. и др. Точное литье цветных сплавов в гипсовые и керамические формы.- М.: Машиностроение, — юг 1968, — 292 с,.
56. Серебряков С. П., Ребров Ю. А., Богданов A.A. Пропитка керамических форм//Совершенствование технологических процессов в литейном пр-ве.- Ярославль, 1983, — С.102−104.
57. П4. Еабенко В. И., Пельтек Ю. А. и др. Номограмма для определения времени сушки форм при литье по выплавляемым моделям// Рукопись деп, в ВНИИТеМР 18.03.88. Ы110-мш88.
58. Заявка 62−230 452 Япония. ММ В 22 С 7/02, — Опубл.09,10,87- 105.
59. Шпиндлер С. С., Неуструев А. А., • Мамлеев Р. Ф. Исследование термомеханических свойств оболочковых форм по выплавляемым моде-лям//Литейное пр-во, — 1983, — N3, — СЛ9−20/.
60. Педопехин Ф. В., Бородин B.C., Березин В. А. Численное моделирование теплопереноса при затвердевании отливок в литье по выплавляемым моделям/Лзв, вузов. Машиностроение.-1986, — N9,-С.97−100.
61. Шпиндлер 0,0,. Неуструев А. А. Дирельман Н.М. и др.¦Определение термического сопротивления контакта отливка-форма при литье по выплавляемым моделям//Изв, вузов, Черн, металлургия. -1986, — N9,-0,97−100,.
62. А, с Л196 105 СССР, В 22 С 9/04, Способ подготовки к заливке многослойных оболочковых форм/М.А.Новохацкий? Г. П.Яременко5 М. А. Шевелев.- N3701338/22−02- Заявп.08.12.83- Опубл.1985. Бюл, N45,.
63. Шапранов И. А. Олепнев Г. И. и др. Использование сверхвысоких частот для прокаливания оболочковых форм//Литейное пр-во.-1990. N7. 0.21−22.
64. Конотопов В.'С. Голубчик А, С, О механизме формирования пенополистироловых моделей точных отливок/УЛитейное пр-во,-1984, — N1. С, 21−22.174,Озеров В. А,. туляк B.C., Плотников Г. А. Литье по моделям из пенополистирола, — М.: Машиностроение, 1970, — 183с,.
65. Заявка 57−50 239 Япония. МКИ В 22 С 9/04, — Опубл.24,03.82.
66. А, с, 1 344 495 СССР, В22 01/08. Смесь для изготовления водорастворимых канальных стержней сложной конфигурации/ В.А.Озе- 110 ров, А. С. Цуркина и др. N4079638/31−02- Заявл. 14.04.86, Опубл. 1987. Бюл, N38.
67. Голенков Ю. В., Рыбкин В. А. Оценка деформаций оболочковых форм при заливке//Литейное пр-во, — 1989, — N7, — 0,17−18,.
68. Евстигнеев А. И., Латухин А. Ю. К вопросу напряженно-деформированного состояния оболочковых форм по выплавляемым моделям// Соверш, технол, процессов и оборуд, в литейн, пр-ве, — Хабаровск, 1989, — 0,107−114,.
69. Антипенко В. Ф., Конотопов В.0., Бочаров Л. А. Совершенствование технологии литья выплавляемым моделям//Литейное пр-во.-1983. N9, — С, 20−21, 4.
70. Фирсов В. Г., Гаранин В. Ф, Озеров В, А. Повышение точности керамических форм//Литейное пр-во.- 1990. N5. С, 17−18,.
71. Прогноз развития литья по выплавляемым моделям в 0ША//Ли-тейное пр-во, — 1990, — N7,-0,28,.
72. Выставка технологии и оборудования «ГИФА-89И: Литье по выплавляемым моделям//Литейное пр-во, — 1990. N6. 0.36.
73. А.с.1 117 117 СССР. В22 07/04. Композиция для изготовления выплавляемых моделей/ В. Д. Ровнова. Т. П. Жабрева и др, N3595733/22−02- Заявл, 24.11.82. Опубл. 1984. Бюл. N37.
74. Fundamentals of investment casting// Precis. Metal.-1983. 44, N2. P.15−20,.
75. Кабацева Л. П., Цаплева H. M, О точности размеров точных отливок моделей/ЛЛитейное пр-во.- 1987. N8. С.16−17.
76. Рошан Н, Р, Холоденко Ю, Ш, Шкленник Л, Я, Материалы, обеспечивающие повышение точности заготовок, получаемых по выплавляемым моделям// Основ, пробл. развития технол, машиностроения, — М,, 1985, — С, 89−91.
77. Панин В. Е. Структурные уровни деформаций.- Новосибирск: Наука, 1975, — 315с, 262, Тануж В. П., Куксенко B.C. Микромеханика разрушения полимерных материалов, — Рига: Зинатие. 1978, — 294с,.