
- •1. Физическое моделирование литейных процессов.
- •1.1. Моделирование гидравлических процессов.
- •1.1.1. Изучение величины динамического противонапора струи, входящей в полость формы.
- •1.2. Моделирование тепловых процессов.
- •1.2.1. Установка для моделирования затвердевания отливок сложной конфигурации.
- •1.2.2. Установка для моделирования гидравлических и тепловых процессов. Выбор материала формы и конструкции установки.
- •Выбор моделирующего материала для стали.
- •Анализ тепловых и гидравлических процессов.
- •1.3. Моделирование газового режима в литейной форме.
- •Моделирование для условий заполнения формы за конечное время.
- •1.4. Физическое моделирование процессов кристаллизации.
- •Дендритный рост и металлов с низкой температурой плавления.
- •2. Исследования тепловых процессов.
- •2.1. Техника измерения температуры.
- •Измерения температуры термоэлектрическим методом.
- •Материалы для термоэлектродов.
- •Измерение термоэлектродвижущей силы магнитоэлектрическим милливольтметром.
- •Измерение компенсационным методом.
- •Автоматические потенциометры.
- •2.2.Построение температурного поля и кинетической диаграммы затвердевающей отливки.
- •2.3. Диаграммы затвердевания хромоникелевой стали.
- •3. Экспериментальное определение теплофизических величин.
- •Определение коэффициентов теплопередачи Alfо/ф между отливкой и формой.
- •Определение усадочных процессов.
- •4. Исследование деформационных процессов.
- •4.1. Свободная и затрудненная усадка.
- •Градуировка датчиков.
- •Подготовка установки.
- •Обработка данных опыта.
- •4.2. Анализ напряженно-деформированного состояния отливки, состоящей из двух участков.
- •Экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния.
- •Критическая деформация.
- •Методика определения уcадочно-деформационных параметров образования горячих трещин.
- •Определение в интервале затвердевания предельно допуcтимой деформации Defкр.
- •4.3. Предупреждение образования горячих трещин при проектировании технологии изготовления отливок.
- •4.3.1. Механизм образования напряжений в отливке.
- •Средства предупреждения образования горячих трещин.
- •4.3.2. Деформационные процессы в форме в период образования горячих трещин в стальных отливках.
- •4.3.2.1. Податливость как мера торможения усадки. Свойства смеси при нагружении.
- •4.3.2.2. Взаимодействие отливки и формы.
- •4.3.2.3. Исследование сопротивляемости формы усадке отливки в зависимости от её геометрических размеров и типа формовочной смеси.
- •4.3.2.4. Податливость, как мера снижения упругости.
- •Геометрическая модель отливки и формы.
- •Упругость металла отливки.
- •Изменение упругости формы.
- •Рост напряжений при охлаждении отливки.
- •Изменение напряжений в металле и форме при совместной деформации.
- •Итоговое перемещение опорной поверхности
- •Конструкция установки для определения деформации формы.
- •Преобразователь линейных перемещений лир – 7
- •Устройство и работа преобразователя линейных перемещений.
- •Результаты экспериментов.
- •Результаты моделирования деформаций.
- •5.0. Оптимизация химического состава сплава методом множественной линейной регрессии.
- •1. Основные теоретические сведения.
- •2. Порядок выполнения работы
- •1.4. Физическое моделирование процессов кристаллизации
- •5.0. Оптимизация химического состава сплава методом множественной линейной регрессии
Результаты экспериментов.
Конструкция отливки- пробы для исследования деформационных свойств формы построена по схеме затруднения усадки отливки конкретной опорной поверхностью. В этом случае один конец закрепляется в захватах, а другой имеет выступы в форме. Конструкция установки позволяет проводить измерение перемещения опорных частей отливки, которые внедряются в форму. Конец отливки, который помещается в захватах, условно неподвижен, хотя допускает перемещение для измерения усилия, развиваемого при усадке образца.
Экспериментальная установка, выполненная по описанной схеме, позволяет фиксировать перемещение опорной границы раздела отливка-форма и усилие, возникающее в отливке.
Конструкция установки позволяет проводить измерение перемещения опорных частей отливки, которые внедряются в форму. Конец отливки который помещается в захватах условно неподвижен, хотя допускает перемещение, для измерения усилия, развиваемого при усадке образца.
Экспериментальная установка, выполненная по описанной схеме позволяет фиксировать перемещение опорной границы раздела отливка-форма и усилие возникающее в отливке. На рис представлен график перевода фиксируемого перемещения в величину развиваемого усилия.
Расшифровка компьютерных записей датчиков перемещения показала ход перемещения конца отливки с упорными частями. На этой основе построена кинетика реализованной усадки от времени. На рис.4.68 показана экспериментальная кривая действительной усадке в форме из песчано-глинистой смеси.
Результаты моделирования деформаций.
Одновременно выполняется компьютерное моделирование напряженно-деформированного состояния силового взаимодействия между отливкой и формой. В результате моделирования также определяется перемещение опорной границы раздела отливка-форма и усилие в отливке.
Одной из целей моделирования является определение упругих свойств формы. Упругие свойства формы зависят от множества факторов, в простейшем случае, от плотности. В модели деформации отливки в условиях опорной стенки присутствует изменения величины упругости. В данном случае задается величина упругости и ее зависимость от плотности, которая увеличивается при внедрении опорной стенки в форму.
Набор этих зависимостей, среди которых следует найти близкую к достоверной величине представлен на рис.4.69.
Рис.4.68. Действительная усадка отливки в форме из песчано-глинистой смеси.
Р
ис.4.69.
Набор задаваемых зависимостей упругости
от плотности формы.
Перемещение границы металл – форма во времени рассчитывается по описанной выше модели, где на каждом шаге повремени, отыскивается баланс усилий и деформаций, которые развиваются при силовом взаимодействии между отливкой и формой. Распечатываются только результаты поиска баланса усилий и деформаций. В результате на каждом шаге по времени, имеем значения напряжений, перемещений, температуры, упругости металла отливки, плотности и упругости формы.
Для набора заданных упругостей формы рассчитали кинетику усадки отливки и результаты представили на рис. в тех же обозначениях.
Рис.4.70 Перемещение границы металл – форма во времени для различных упругостей формы.
Изменение напряжений в отливке от времени изменяются как показано на рисунке 4.71.
Рис.4.71. Усилие в отливке от времени.
Изменение напряжений в форме от времени изменяются, как показано на рисунке 4.72.
Рис.4.72. Напряжение в форме от времени.
Рис.4.73. Перемещение границ раздела от напряжений в отливке.
Сличение результатов моделирования и экспериментов позволяет определять неизвестные величины деформационных свойств формы в зависимости от времени, величины усилия, плотности формы и температуры. Сличение результатов показано на рис.4.74, где имеет близкое соответствие расчетов и экспериментов без учета предусадочного расширения при упругости формы 40 МПа.
Рис.4.74. Расчётная и экспериментальная усадка отливки.
Полученные взаимосвязи необходимы для использования в рабочей программе для моделирования напряженно-деформированного состояния реальных отливок.