Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
1. ВОЗДЕЙСТВИЯ ВИБРАЦИИ НА ВДДКИЕ И МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 7
1.1. Методы и технология воздействия упругих колебаний на расплавы металлов 7
1.2. Элементы теории затвердевания и методы улучшения структуры и свойства чугуна и алюминиевых сплавов 10
1.3. Кристаллизация металлов и сплавов под действием вибрации различных частот 18
1.4. Выводы, цель и задачи исследования 30
2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ 33
2.1. Обоснование выбора материалов и общие особенности проведения эксперимента 33
2.2. Экспериментальные установки, оснастка и приспособления 34
2.3. Исследование физико-механических свойств и структуры металла 42
2.4. Методика построения феноменологической модели расплава в условиях вибрационных воздействий 45
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 48
3.1. Исследование влияния технологических факторов низко частотной вибрации на физико-механические свойства и структуру металлов и сплавов 48
3.1.1. Разработка конструкции стенда низкочастотной вибрационной обработки 48
3.1.2. Влияние вибрации на кристаллизацию чугуна 56
3.1.3. Влияние вибрации на кристаллизацию алюминия и силумина 82
3.2. Исследование влияния технологических факторов и параметров высокочастотной вибрации на физико-механические свойства и структуру алюминия и силумина 116
3.3. Обсуждение результатов экспериментов 142
3.4. Разработка феноменологической модели расплава в условиях вибрационных воздействий 152
3.5. Выводы 159
4. ОПЫТНО-ПРОМЬШШЕННОЕ ОПРОБОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВИБРАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ 161
4.1. Опытно-промышленное опробование технологии литья чугуна в условиях вибрационной обработки расплава 161
4.2. Опытно-промышленное опробование технологии ультразвуковой обработки силумина АК7 166
4.3. Выводы 167
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 170
ЛИТЕРАТУРА 173
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Введение к работе
Решениями ХХУІ съезда КПСС в одиннадцатой пятилетке предусмотрено резкое повышение эффективности и качества работы во всех отраслях народного хозяйства [і]. В литейном производстве решение этих задач связано с получением оптимальных показателей по структуре, механическим и другим служебным свойствам отливок, которые обеспечивают повышение работоспособности и эксплуатационной надежности деталей и машин. Вместе с тем, прогресс в развитии техники требует получения изделий из металла, обладающих высокими технологическими и физико-механическими свойствами. Одним из путей решения этой задачи является совершенствование технологии литейных процессов, в частности, применение физических методов воздействия на структуру и свойства металлов и сплавов. Вибрационная обработка является перспективным способом управления процессом кристаллизации с целью получения отливок с заданными технологическими свойствами.
В настоящее время наши знания в области обработки металла вибрацией различных частот в известной мере ограничены и не дают возножности достаточно эффективно и технологически просто применять ее в литейном производстве. Различны не только методы проведения исследований и оборудование, на котором они проводятся. В настоящее время не создано единой методики применения упругих колебаний. Кроме того, отсутствие мощных средств воздействия на большие объемы металла не позволяет широко использовать методы вибрационной обработки.
В практике нашли применение установки по ультразвуковому и низкочастотному воздействию на расплавы, большая часть которых используется для обработки легкоплавких металлов и сплавов, в частности, для алюминиево-кремнистых. Вместе с тем вопрос об об - 5 работке вибрацией гаммы цветных сплавов изучен еще недостаточно.
Трудно объяснить наличие буквально единичных сведений по вибрационной обработке чугуна, в то время как доля чугунных отливок составляет более 75 % общего выпуска литья в стране.
Целью работы явились разработка и исследование технологии виброобработки разными частотами металлов и сплавов различных по удельному весу, повышение эффекта от воздействия упругими колебаниями за счёт создания вибраторов повышенной мощности и, в конечном счете, повышение качества отливок из цветных и черных металлов.
Основные научные положения райоты заключаются в следующем.
1. Разработана технология ультразвуковой обработки в потоке жидкого расплава вторичного силумина для нейтрализации вреднего влияния примесей железа, что дало возможность получить качественные отливки без дополнительного рафинирования и модифицирования сплава.
2. Разработан метод обработки расплава серого чугуна вибрацией с целью улучшения физико-механических свойств отливок, работающих в условиях эрозионного разрушения, за счет уменьшения размеров графитовых включений и замены пластинчатой формы графита на компактную.
3. Разработана методика расчета для определения оптимальных режимов вибрации.
4. Разработана феноменологическая модель уплотнения расплава в условиях вибрационных воздействий, составлены реологические уравнения деформации и движения расплава.
5. Разработана конструкция пневматического шарикового вибровозбудителя повышенной мощности для эффективной обработки отливок в песчаных и металлических формах.
Актуальность темы диссертационной работы подтверждается тем, что она выполнялась в соответствии с координационным планом научно-исследовательских работ Ш СССР на I98I-I985 гг. по научной проблеме 2.25.1.5 "Разработка теории литейных процессов, обеспечивающих создание и развитие высокоэффективных малоотходных и безотходных технологий с применением внешних воздействий на жидкий и кристаллизующийся металл".
Работа выполнена на кафедре литейного производства Московского вечернего металлургического института, в литейном цехе Московского завода "Стеклоагрегат", а также в литейной лаборатории Красноярского завода автомобильных прицепов.
Автор выражает глубокую благодарность кандидату технических наук, доценту. Гладкову М.И., оказавшему помощь в постановке и проведении экспериментов, а также сотрудникам кафедры "Литейное производство" МВМИ за оказанную помощь в работе.
