Введение к работе
Актуальность проблемы. Определяющая роль в развитии материального производства принадлежит машиностроению, основой которого являются технологические процессы получения деталей машин из разнообразных металлов и сплавов. Экономическая целесообразность любого технологического процесса, в первую очередь, определяется характером заготовки. Чем рациональнее заготовка, чем ближе ее размеры подходят к размерам готовой детали, тем меньше объем механической обработки, меньше расход металла, тем, следовательно, ниже конечная стоимость детали.
Этим требованиям соответствуют в значительной мере технологические процессы получения литых заготовок. Однако существующие литейные процессы не обеспечивают высоких физико-механических свойств отливок и поэтому часто не могут конкурировать с процессами, основанными на пластическом деформировании металла.
Одним из путей повышения качества литого металла является применение физических методов воздействия на кристаллизующийся металл, в тстности, давления.
Поэтому важнейшей задачей литейного производства является совершенствование существующих и создание новых технологических іроцессов, совмещающих в себе способы литья и прессования, основанных на тучных и технических разработках в области влияния высоких давлений на фисталлизующийся металл, и их широкое внедрение в производство.
Цель и задачи работы. Исследование закономерностей процесса ірессования жидких сплавов для повышения его эффективности и расширения >бластей применения.
Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи:
исследование процесса течения расплава в полостях пресс-форм для
различных типов отливок и установление параметров их бездефектного
заполнения;
определение потерь давления, вызванных силовым взаимодействием отливки
с пресс-формой и нахождением путей их снижения;
исследование неравномерности распределения давления в объеме
прессуемых отливок и установление условий, исключающих появление в них
усадочных дефектов;
определение усилий извлечения отливок из пресс-форм и их связи с
параметрами процесса прессования;
исследование закономерностей формирования структуры и свойств отливок, прессуемых из жидких сплавов;
разработка технологических процессов, повышающих эффективность использования давления прессования;
широкое внедрение результатов исследований и технологических и конструкторских разработок в производство.
Научная новизна. На основе анализа существующих данных выявлены основные параметры процесса, существенно влияющие на качество получаемых отливок.
Теоретически и экспериментально исследовано влияние давления и скорости прессования на течение расплава в каналах пресс-форм для различных типов отливок. Установлены причины возникновения дефектов заполнения. Найдены условия и принципы их создания, обеспечивающие бездефектное заполнение пресс-форм для широкой номенклатуры отливок.
Выявлено наличие значительных потерь давления прессования, вызванных' силами трения между отливкой и пресс-формой. Получены аналитические зависимости для расчета величины этих потерь, связанных с параметрами процесса и размерами прессуемой отливки.
Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена значительная неоднородность распределения приложенного давления в объеме прессуемой отливки, вызванная наличием сил трения, а также деформацией корки затвердевающего металла. Получены аналитические зависимости вертикального и горизонтального распределения сжимающих напряжений, позволяющие предвидеть возможность появления усадочных дефектов в прессуемой отливке.
Изучено влияние давления на формирование, макро- и микроструктуры отливок. Выявлены закономерности измельчения зерна и изменения фазового состава сплавов, кристаллизующихся под высоким давлением. Доказана взаимосвязь порогового значения давления для получения мелкозернистой структуры с технологическими параметрами процесса.
Установлены причины и условия ликвидации газовой и усадочной пористости в прессуемых отливках.
Практическая значимость. На основе проведенных экспериментальных и теоретических исследований разработаны критерии выбора параметров прессования на всех этапах процесса, обеспечивающих получение отливок
5 іьісокого качества. Для обеспечения требуемых параметров разработаны и :онструктивно оформлены новые технологические процессы прессования:
прессование с принудительный заполнением пресс-форм;
встречное прессование;
двойное прессование;
прессование в многоместных пресс-формах;
прессование сложнополостных отливок с разрушаемыми стержнями;
прессование в разъемных пресс-формах.
Реализация результатов работы. Разработанные технологические роцессы прессования жидких сплавов внедрены на предприятиях Іижегородской, Ленинградской и Владимирской областей. Фактический кономический эффект от внедрения составил более 2х миллионов рублей в эд в ценах 1988 года.
Оказана консультативная помощь во внедрении процесса на заводах [овосибирской, Московской и Сумской областей.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались в 1966-989 годах на втором съезде литейщиков, Всесоюзных научно-технических энференциях в Москве, Ленинграде, Киеве, Харькове, Одессе, Свердловске,
также на региональных конференциях по использованию давления в итейном производстве в Горьком, Перми, Челябинске, Нальчике, ебоксарах.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 93 печатных іботьі, из них 2 брошюры, 19 авторских свидетельств и 2 патента.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из їєдєііия 6 глав, общих выводов, изложена на 305 страницах ашинописного текста, иллюстрирована 89 рисунками и 7 таблицами, щержит библиографию из 194 наименований и приложения на 24 раницах.