Моделювання ущільнення ливарних форм і прогнозування дефектів виливків

Разработана универсальная трехмерная имитационная модель массопереноса при виброуплотнении формовочных смесей. Модель позволяет анализировать основные составляющие при декомпозиции массопереноса и синтезировать изменения в объекте моделирования, моделировать поле нормальних и касательных напряжений, уплотнение, перетекание, внутреннее и внешнее трение, изменение вида реологической модели и эффективных реологических свойств в зависимости от текущей плотности и виброускорения, способа и режима формообразования, использовать ступенчатую, линейную и нелинейную модели градиентов напряжений сдвига в формовочной смеси.

Впервые созданы принципы, методика, программное обеспечение и проведено опробование: а) препроцессорной подготовки трехмерного универсального (реологического) имитационного моделирования уплотнения; б) моделирования градиентов напряжений сдвига в форме при уплотнении; в) постоянной неизменяемой сетки структурирования при имитационном моделировании уплотнения форм и стержней, которые значительно упрощают процесс моделирования.

Выявлено, что вероятность образования дефектов отливок по вине формы определяется совокупностью взаимосвязанных параметров уплотнения характерных зон формы, которые можно оценить с помощью трех факторов: средней плотности всей формы, околомодельных зон и верхних слоев, степень влияния которых впервые формализована в виде матрицы прогностическо-диагностических коэффициентов, а эффективные значения этих факторов, в свою очередь, определяются реологическими свойствами формовочной смеси, способом и режимом уплотнения, геометрическими параметрами литейной формы. Впервые разработаны способы, построены соответствующие математические модели и теоретические зависимости прогнозирования качества и вероятности образования дефектов отливок по результатам моделирования уплотнения формы.

Созданы концепция, принципы, структура и способ оптимизации процесса формообразования по результатам многовариантного анализа моделирования уплотнения формовочной смеси и прогнозирования дефектов отливок на стадии технологической подготовки производства, впервые в качестве критерия оптимизации уплотнения предложена вероятность образования дефектов отливок. Обобщенный критерий “бездефектность” может служить целевой функцией оптимизации процесса уплотнения формы. Созданы методическое, алгоритмическое и программное обеспечение ЭС прогнозирования дефектов и ПК оптимизации, как многофункциональной интегрированной системы моделирования, прогнозирования и диагностики литейных дефектов по вине формы.

Проведено сравнение и взаимно проверены результаты физических и вычислительных экспериментов, проведен анализ процесса уплотнения, спрогнозирована вероятность образования дефектов отливок, связанных со степенью уплотнения формы. Результаты моделирования с достаточной для инженерного уровня точностью подтверждаются экспериментальными данными.

Проведен комплекс экспериментальных и вычислительных исследований влияния технологических параметров на формовочные смеси с разными реологическими свойствами в различных условиях. Исследовано формирование вибрационного поля и динамика виброуплотнения слоев формовочного материала в объеме песчаной формы в зависимости от формы уложенных пенополистироловых моделей и размеров полостей. Определен коэффициент затухания виброколебаний. Исследованы реологические свойства сыпучих песчано-смоляных смесей.

Ключевые слова: качество отливок, дефекты, песчаные формовочные смеси, процессы переноса, имитационные модели, реологические модели, экспертные системы, прогнозирование и диагностика, виброуплотнение форм и стержней.

ABSTRACT

Samaray V.P. Modelling of molds compaction and forecasting of defects of founding. - Manuscript.

The Dissertation on competition of a scientific degree of Cand.Tech.Sci. on a speciality 05.16.04 - Foundry. - National Technical University of Ukraine “Kiev Polytechnical Institute”, Kiev, 2006.

The Dissertation is devoted to development of principles, algorithms and programs for an efficient utilization of universal imitating model of rheological modelling of molds and cores compaction, including by vibration. Principles of modelling processes of molds and cores compaction on the basis of variation of technological parameters and properties of forming sands are developed. Experimental and computing researches of influence of technological parameters on forming sands with different rheological properties in various conditions was done. Imitating and mathematical models of shift of mass (masstransposition) processes during compaction of molds was done. Ways of forecasting quality of founding by results of modelling the compaction and relevant mathematical models and theoretical dependences are worked out. Results of modelling have been proven with accuracy sufficient for an engineering level by experimental data. Methods of optimization of processes of compaction of sandy molds and cores are developed.

Keywords: quality of founding, castings defects, forming sands, processes of shift of mass (masstransposition), imitating models, rheological models, rheological properties, expert systems, forecasting and diagnostics, compaction of molds and cores by vibration.

Размещено на Allbest.ru