Теоретичні і технологічні основи газодинамічного впливу на метал, що твердіє в ливарній формі

3. Для визначення часу витримки розплаву в формі до моменту подачі газу, відповідного формуванню шару необхідної товщини, досліджені процеси твердіння в кокілі фасонних виливків із алюмінієвого сплаву масою 1,1 кг, виливків циліндричної форми з вуглецевої та інструментальної штампової сталі масою 160 - 165 кг, у формі ЛВМ заготовок циліндричної форми із швидкорізальної сталі масою 0,8 кг, а також злитка вуглецевої сталі масою 2700 кг і каландрового валу з високоміцного чавуну масою 12000 кг. Встановлено, що тривалість герметизації вказаних виливків у ливарній формі складає від 7 - 80 секунд для дрібних виливків, до 4 - 40 хвилин для середніх і крупних. Визначено, що цей час складає 0,1 - 0,2 загальної тривалості твердіння даних виливків і дозволяє здійснити всі необхідні технологічні операції. Отримані результати дозволяють визначати окремі поверхні виливка, що є лімітуючими з погляду термочасових параметрів герметизації системи виливок - пристрій для введення газу та вносити корективи в теплообмін у відповідних місцях.

4. Встановлено максимальне відносне відхилення результатів розрахунку розподілу температури у виливках основних конфігуративних типів з вуглецевої сталі та алюмінієвого евтектичного сплаву, що твердіє в об'ємній піщаній формі, методом скінчених елементів і інженерним методом Стефана-Шварца, яке складає 0,5 - 2,6 % часу повного затвердіння та 0,2 - 2,1 % при затвердінні різних частин приведеної товщини виливка. При необхідності диверсифікації способів розрахунку термочасових параметрів герметизації виливка в об'ємній піщаній формі, це дає можливість обгрунтованого використання аналітичного рішення Стефана-Шварца для побудови температурних полів, зокрема, у вигляді розробленого програмного модуля «SBHeat».

5. Вперше розроблена комбінована схема розрахунку температурних полів виливка, що включає розрахунок часу твердіння виливка в пофарбованому неохолоджуваному кокілі згідно методиці А.Й. Вейника з визначенням коефіцієнту затвердіння, що враховує товщину та теплофізичні властивості шару фарби, а також розрахунок коефіцієнту акумуляції тепла формою згідно формулі М.І. Хворінова та температурних полів по методу Стефана-Шварца. Проведені розрахунки часу затвердіння 0,1, 0,3, 0,5 і 1,0 частин приведеної товщини фасонного виливка із сплаву АК5М в пофарбованому кокілі показали, що при використанні аналітичного рішення Стефана-Шварца згідно традиційній схемі різниця складає більше 2000% щодо результатів, одержаних згідно розробленій комбінованій розрахунковій схемі, які, у свою чергу, відрізняються від результатів розрахунків методом скінчених елементів на 4 - 15 %. Застосування вдосконаленого аналітичного рішення дозволяє коректно врахувати товщину і теплофізичні властивості ливарної фарби на поверхні неохолоджуваного кокілю при розрахунку часу твердіння виливка.

6. Встановлено, що процес герметизації системи виливок-пристрій для введення газу є найбільш ефективним, якщо до моменту подачі газу на внутрішній поверхні холодильника, що закриває дзеркало металу, відсутнє намерзання металу виливка, при цьому, час твердіння розплаву в зазорі між бічною поверхнею холодильника та поверхнею робочої порожнини ливарної форми повинен бути мінімальним. Результати моделювання процесу герметизації в кокілі виливків середнім діаметром 240 мм і висотою 350 - 370 мм із вуглецевої та інструментальної штампової сталі показали переваги використання комбінованого зовнішнього холодильника зі вставками із різних теплоізоляційних матеріалів в порівнянні з цільнометалевим холодильником, а також ефективність використання як утеплювача розробленого складу формувальної суміші на основі золи Придніпровської ТЕС з низьким коефіцієнтом теплопровідності, що дозволяє збільшити тривалість твердіння надливу та знизити металоємність холодильника на 20 - 40 % за рахунок зменшення його розмірів.

7. Вперше розроблена методика розрахунку технологічних параметрів газодинамічного впливу на рідку фазу всередині виливка, заснована на відповідності динаміки підвищення тиску в системі виливок-пристрій для введення газу кінетиці твердіння виливка. Встановлено, що основним обмеженням діапазону використовуваного тиску є залежність міцністних властивостей матеріалу виливка від температури. Методика дозволяє формалізувати умови здійснення та вибору режимів газодинамічного впливу, і може бути реалізована за допомогою розробленої комп'ютерної програми «GDICalc».

8. Вперше розроблені конструкції пристроїв для реалізації технології газодинамічного впливу. Всі варіанти передбачають наявність таких основних елементів, як газопровід, холодильник і система регулювання подачі стисненого газу. Однією з переваг наявності зовнішнього джерела стисненого газу, на відміну від використання фіксованої кількості газоутворюючої речовини, є можливість здійснення процесу навіть у разі часткової розгерметизації системи виливок-пристрій для введення газу.

Для умов лиття крупних виливків або злитків розроблені конструкції холодильників у вигляді металевого корпусу зі вставкою з вогнетривкого матеріалу, або вставкою із електронепровідного вогнетривкого матеріалу з електродами та вкладишем із флюсу для здійснення електрошлакового обігріву металу в надливі. Холодильник може занурюватися в надливну частину після закінчення заливки або діяти аналогічно надливній вставці, що плаває. Це дає можливість максимально повно використовувати резерв перегріву розплаву в надливній зоні та ефективно здійснювати процес газодинамічного впливу.

9. Вперше на основі статистичного аналізу цифрових зображень сірчаних відбитків темплетів виливків циліндричної форми із вуглецевої сталі, що твердіють в кокілі, виявлені закономірності розподілу сульфідних включень при реалізації різних режимів газодинамічного впливу. Цифрові зображення, що були умовно розділені на зони відповідно до кінетики твердіння виливка, аналізували за допомогою розробленої комп'ютерної програми «ASImprints». Встановлено, що збільшення тиску в системі виливок-пристрій для введення газу призводить до збільшення питомої кількості включень і зменшення їх питомої площі, а розподіл сульфідних включень в поперечному перетині виливків, одержаних як за традиційною технологією, так і з застосуванням газодинамічного впливу, описується степеневою функцією з достовірністю апроксимації 0,89 - 0,95. Проведений кореляційний аналіз показав статистичну однорідність фрагментів, що належать одній зоні, та можливість проведення кількісного аналізу зони цифрового зображення сірчаного відбитку по її фрагменту.

Виявлені закономірності дозволяють одержувати аналітичні залежності розмірів і кількості сульфідних включень для різних зон перетину виливка і прогнозувати розподіл включень при заданому режимі газодинамічного впливу.

10. Встановлено підвищення якості металу виливків в результаті використання розробленої технології. Ферито-перлітна структура сталі 35Л, одержаної з використанням газодинамічного впливу до 3 МПа стає одноріднішою, відповідає 3 - 4 балу, в порівнянні з традиційною технологією лиття в кокіль (5 - 6 бал), тимчасовий опір сталі збільшується на 10 - 12 %, твердість - на 5 - 12 %, відносне подовження - на 30 - 40 %.

В результаті газодинамічного впливу в діапазоні тиску 1 - 6 МПа при твердінні в кокілі сталі Х18Ф1Л, з підвищенням тиску до 4 МПа, перетин дендритних вісей фериту зменшується, в середньому, на 7%, що свідчить про формування щільнішої, мікрокристалічної та однорідної структури. Після газодинамічного впливу та термообробки тимчасовий опір сталі збільшується більш ніж на 20 %, на 30 - 36 % збільшується ударна в'язкість, на 3 - 5 % - твердість. При подальшому підвищенні тиску до 6 МПа механічні властивості повертаються до початкових значень.

Результати механічних випробувань зразків сталі Р18Л, що твердіє в формі ЛВМ при різних режимах газодинамічного впливу, показали, що зі збільшенням тиску від 0,1 МПа до 3 МПа механічні властивості металу збільшуються: тимчасовий опір - на 11 - 14 %, твердість - на 9 - 12 %, відносне подовження - на 19 - 21 %.

Механічні властивості алюмінієвого сплаву АК5М, що твердіє в кокілі, також підвищуються в результаті газодинамічного впливу: тимчасовий опір - на 11 - 12 %, твердість - на 4 - 6 %, відносне подовження - на 26 - 27 %. Кількість браку виливків по шпаристості та газовим раковинам знизилася на 28 %.

Результати проведених досліджень дозволяють проводити оптимізацію режимів газодинамічного впливу в залежності від вимог до рівня властивостей металу виливків.

11. Теоретичні та експериментальні результати розробок, що приведені в дисертації, використані в умовах: ВАТ «Дніпропетровський агрегатний завод» - режими здійснення процесу та конструкція установки для газодинамічного впливу при виробництві виливків із сталей Х12Ф1Л, Х18Ф1Л, що твердіють в кокілі (акт від 17.10.2007р.), і сталі Р18Л, що твердіє в керамічній формі ЛВМ (акт від 09.12.2009 р.); ЗАТ «Горизонт» - технологічна інструкція на виплавку алюмінієвих сплавів для лиття в кокіль і лиття з газодинамічним впливом (від 16.12.2008 р.), а також режими здійснення процесу і конструкція установки для газодинамічного впливу при виробництві виливків із сплаву АК5М в кокілі (акт від 28.10.2008 р.); ТОВ «ІТЛ ЛАССО» - режими здійснення процесу, порядок технологічних операцій і конструкція пристрою для здійснення газодинамічного впливу на розплав в формі ЛВМ (акт від 14.12.2009 р.); ДП ВО «ПМЗ» - режими здійснення процесу, порядок технологічних операцій і конструкція пристрою для здійснення газодинамічного впливу на розплав в формі ЛВМ (акт від 02.12.2010 р.). Результати досліджень, зокрема, у вигляді розробленого оригінального програмного модуля «SBHeat», комп'ютерних програм «GDICalc» і «ASImprints», використовуються в навчальному процесі на кафедрі ливарного виробництва Національної металургійної академії України (акт від 27.12.2010 р.).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ ВИКЛАДЕНО В ПУБЛІКАЦІЯХ

1. Cеливёрстов В.Ю. Расчет размеров прибылей отливок, изготавливаемых с использованием комбинированной технологии газодинамического воздействия и электрошлакового обогрева /В.Ю. Cеливёрстов, Т.В. Михайловская //Системні технології. Регіональний міжвузівський збірник наукових праць. - 2011. - № 1 (72). С. 11 - 17.

2. Доценко Ю.В. Особенности создания управляемых неравновесных условий затвердевания отливок /Ю.В. Доценко, В.Ю. Cеливерстов, В.П. Доценко, В.Ф. Мазорчук //Теория и практика металлургии. - 2011. - № 1 - 2. - С. 33 - 36.

3. Селівьорстов В.Ю. Дослідження властивостей виливків із сталі Р18Л та сплаву АК5М при газодинамічному впливі в процесі затвердіння /В.Ю. Селівьорстов //Східно-Європейський журнал передових технологій. - 2010. - № 6/5 (48). - С. 58 - 61.

4. Куцова В.З. Особливості газодинамічного впливу на структуроутворення литої інструментальної штампової сталі /В.З. Куцова, В.Ю. Селівьорстов, О.А. Носко, В.Є. Хричиков, Ю.В. Доценко //Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Збірник наукових праць. Тематичний випуск: Нові рішення в сучасних технологіях. - Харків: НТУ «ХПІ», 2010. - № 57 - С. 59 - 67.

5. Селиверстов В.Ю. Особенности процесса герметизации отливки в форме ЛВМ для осуществления газодинамического воздействия /В.Ю. Селиверстов, П.Д. Кущ //Теория и практика металлургии. - 2010. - № 5 - 6. - С. 95 - 98.

6. Селиверстов В.Ю. Особенности герметизации отливки из углеродистой стали, затвердевающей в кокиле, при изменении конструкции и размеров наружного холодильника /В.Ю. Селиверстов //Теория и практика металлургии. - 2010. - № 3 - 4. - С. 26 - 30.

7. Селівьорстов В.Ю. Автоматизоване визначення режиму газодинамічного впливу на розплав в ливарній формі /В.Ю. Селівьорстов, Т.В. Михайловська //Системні технології: Регіональний міжвузівський збірник наукових праць. - Дніпропетровськ, 2010. - Вип. 4 (69). - С. 73 - 78.

8. Селиверстов В.Ю. Влияние конструктивних особенностей и материала наружного холодильника на процесс герметизации в кокиле отливки из штамповой инструментальной стали /В.Ю. Селиверстов //Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2010. - № 4/5 (46). - С. 42 - 46.

9. Селівьорстов В.Ю. Диверсифікація режимів здійснення технології газодинамічного впливу при виготовленні виливків способом ЛВМ /В.Ю. Селівьорстов, П.Д. Кущ //Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Збірник наукових праць. Тематичний випуск: Нові рішення в сучасних технологіях. - Харків: НТУ «ХПІ», 2010. - № 17 - С. 108 - 113.

10. Селиверстов В.Ю. Повышение качества отливок из сплава АК5М при использовании комбинированных способов управления структурообразованием /В.Ю. Селиверстов, Ю.В. Доценко //Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2010. - № 3/1 (45). - С. 7 - 12.

11. Селиверстов В.Ю. Особенности расчета режима газодинамического воздействия на расплав при кристаллизации отливок из сталей 35Л, Х18Ф1 и алюминиевого сплава АК5М в металлической форме /В.Ю. Селиверстов //Теория и практика металлургии. - 2010. - № 1 - 2. - С. 64 - 67.

12. Селівьорстов В.Ю. Використання технології газодинамічного впливу на розплав при литті по витоплюваним моделям /В.Ю. Селівьорстов, П.Д. Кущ //Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Збірник наукових праць. Тематичний випуск: Нові рішення в сучасних технологіях. - Харків: НТУ «ХПІ», 2010. - № 4 - С. 89 - 94.

13. Селиверстов В.Ю. Методика расчета параметров газодинамического воздействия на затвердевающий металл в литейной форме / В.Ю. Селиверстов, Т.В. Михайловская //Системні технології: Регіональний міжвузівський збірник наукових праць. - Дніпропетровьк, 2010. - Вип. 3 (68). - С. 186 - 192.

14. Selivorstov V. Gas-dynamic influence on the structure of cast of A356 alloy /V. Selivorstov, Y. Dotsenko, K. Borodianskiy //Вісник Донбаської державної машинобудівної академії. - 2010. - № 3 (20). - С. 234 - 238.

15. Селівьорстов В.Ю. Особливості структуроутворення литої вуглецевої сталі при газодинамічному впливі /В.Ю. Селівьорстов, В.Є. Хричиков, В.З. Куцова, О.А. Носко, Ю.В. Доценко, П.Д. Кущ //Теорія і практика металургії. - 2009. - № 5 - 6. - С. 80 - 85.

16. Селиверстов В.Ю. Особенности определения технологических параметров газодинамического воздействия на расплав в литейной форме /В.Ю. Селиверстов //Системні технології: Регіональний міжвузівський збірник наукових праць. - Дніпропетровськ, 2009. - Вип. 4 (63). - С. 91 - 98.

17. Селиверстов В.Ю. Влияние газодинамического воздействия на распределение сульфидных включений в цилиндрической отливке из углеродистой стали, затвердевающей в кокиле /В.Ю. Селиверстов, Т.В. Михайловская, Ю.В. Доценко, Ю.А. Мушенков //Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2009. - № 5. - С. 40 - 43.

18. Михайловская Т.В. Компьютерная обработка серных отпечатков темплетов отливок на основе алгоритма рекурсивной заливки /Т.В. Михайловская, В.Ю. Селиверстов //Нові технології. - 2009. - № 2. - С. 26 - 30.

19. Селиверстов В.Ю. Перспективы применения комбинированных способов управления структурообразованием литого метала /В.Ю. Селиверстов, Ю.В. Доценко //Вісник ДДМА. - 2009. - № 1 (15). - С. 267 - 273.

20. Михайловская Т.В. Компьютерный расчет температурного поля отливки и объемной песчаной формы для управления технологическими режимами /Т.В. Михайловская, В.Ю. Селиверстов //Вестник СевГТУ: Сб. науч. тр. - Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2009. -Вып. 95. - С. 47 - 52.

21. Селівьорстов В.Ю. Особливості розрахунку газодинамічного впливу на метал, що твердіє в кокілі /В.Ю. Селівьорстов //Теорія і практика металургії. - 2009. - № 1 - 2. - С. 158 - 161.

22. Селиверстов В.Ю. Инженерный расчет температурного поля отливки для процесса газодинамического воздействия на расплав в литейной форме /В.Ю. Селиверстов //Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2008. - № 6. - С. 31 - 34.

23. Селиверстов В.Ю. Особенности расчета температурного поля отливки из сплава АК5М, затвердевающей в окрашенном чугунном кокиле /В.Ю. Селиверстов //Теория и практика металлургии. - 2008. - № 5 - 6. - С. 32 - 36.

24. Селиверстов В.Ю. Влияние наружного холодильника на процесс герметизации отливки из стали с широким температурным интервалом затвердевания в кокиле /В.Ю. Селиверстов //Теория и практика металлургии. - 2008. - № 3. - С. 32 - 37.

25. Хрычиков В.Е. Определение температурного поля плавающей прибыльной вставки /В.Е. Хрычиков, В.Ф. Мазорчук, В.Ю. Селиверстов, Р.В. Усенко // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2008. - № 3. - С. 36 - 38.

26. Селиверстов В.Ю. Технология газодинамического воздействия на расплав в литейной форме - один из перспективных способов повышения качества металла отливок /В.Ю. Селиверстов //Сучасні проблеми металургії. Наукові праці. - 2007. - Том 10. - С. 25 - 35.

27. Селівьорстов В.Ю. Дослідження газодинамічного впливу на властивості литої вуглецевої сталі /В.Ю. Селівьорстов //Теорія і практика металургії. - 2007. - № 4 - 5. - С. 22 - 25.

28. Селиверстов В.Ю. Температурное поле процесса затвердевания отливки из стали Х12Ф1 в кокиле /В.Ю. Селиверстов, В.Е. Хрычиков, Ю.В. Доценко //Теория и практика металлургии. - 2007. - № 2 - 3. - С. 83 - 86.

29. Селиверстов В.Ю. Экспериментальное термографическое исследование затвердевания отливки из стали 35Л в кокиле /В.Ю. Селиверстов, В.Е. Хрычиков, Ю.В. Доценко //Теория и практика металлургии. - 2006. - №6. - С. 29 - 32.

30. Хрычиков В.Е. Формовочные смеси из вторичных материалов для прибылей отливок /В.Е. Хрычиков, В.Ю. Селиверстов, Ю.В. Доценко //Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2005. - № 4. - С. 34 - 36.

31. Хрычиков В.Е. Формовочные смеси для прибылей массивных отливок /В.Е. Хрычиков, В.Ю. Селиверстов, В.Ф. Мазорчук //Теория и практика металлургии. - 2004. - № 6. - С. 77 - 81.

32. Пат. 55301 Україна, МПК (2009) В22D 18/00. Спосіб отримання виливків /Селівьорстов В.Ю., Хричиков В.Є., Доценко Ю.В., Кущ П.Д., Савега Д.О.; власник патенту Національна металургійна академія України - № u 201006702; заявл. 31.05.2010; опубл. 10.12.2010, Бюл. № 23.

33. Пат. 91943 Україна, МПК (2009) В22D 18/04, В22D 18/00. Пристрій для одержання виливків /Селівьорстов В.Ю., Хричиков В.Є., Куцова В.З., Міняйло О.В.; власник патенту Національна металургійна академія України - № а 200906145; заявл. 15.06.2009; опубл. 10.09.2010, Бюл. № 17.

34. Пат. 46128 Україна, МПК (2009) В22D 18/00. Спосіб отримання виливків /Селівьорстов В.Ю., Хричиков В.Є., Куцова В.З., Міняйло О.В., Савега Д.О.; власник патенту Національна металургійна академія України - № u 200906107; заявл. 15.06.2009; опубл. 10.12.2009, Бюл. № 23.

35. Пат. 37838 Україна, МПК (2006) В22D 18/00. Спосіб отримання виливків /Селівьорстов В.Ю., Хричиков В.Є., Доценко Ю.В.; власник патенту Національна металургійна академія України - № 200808859; заявл. 07.07.2008; опубл. 10.12.2008, Бюл. № 23.

36. Пат. 37837 Україна, МПК (2006) В22D 18/00. Пристрій для отримання виливків /Селівьорстов В.Ю., Хричиков В.Є., Доценко Ю.В.; власник патенту Національна металургійна академія України - № 200808858; заявл. 07.07.2008; опубл. 10.12.2008, Бюл. № 23.

37. Пат. 28859 Україна, МПК (2006) В22D 18/00. Пристрій для отримання виливків /Селівьорстов В.Ю., Хричиков В.Є., Доценко Ю.В.; власник патенту Селівьорстов В.Ю. - № 200708969; заявл. 03.08.2007; опубл. 25.12.2007, Бюл.№21.

38. Пат. 28858 Україна, МПК (2006) В22D 18/00. Спосіб отримання виливків /Селівьорстов В.Ю., Хричиков В.Є., Доценко Ю.В.; власник патенту Селівьорстов В.Ю. - № 200708968; заявл. 03.08.2007; опубл. 25.12.2007, Бюл. № 21.

39. Пат. 20859 Україна, МПК В22D/10, 2007.01. Вставка для виливниці /Хричиков В.Є., Мазорчук В.Ф., Селівьорстов В.Ю.; власник патенту Національна металургійна академія України - № 200609252; заявл. 22.08.2006; опубл. 15.02.2007, Бюл. № 2.

40. Комп'ютерна програма «GDICalc»; свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір /Селівьорстов В.Ю., Михайловська Т.В. - № 34834; дата реєстрації 06.09.2010.

41. Комп'ютерна програма «ASImprints - Аналіз сірчаних відбитків» /Селівьорстов В.Ю., Михайловська Т.В. - № 28879; дата реєстрації 25.05.2009.

42. Комп'ютерна програма «SBHeat-Інженерний розрахунок температурного поля напівобмеженого виливка» /Михайловська Т.В., Селівьорстов В.Ю. - № 22135; дата реєстрації 21.09.2007.

Особистий внесок автора в роботах, опублікованих у співавторстві:

[1] - розробка методики розрахунку розмірів надливів; [2, 4, 10] - розрахунок режимів здійснення газодинамічного впливу, розробка устаткування для реалізації технології, експериментальні дослідження, аналіз та узагальнення результатів; [5] - постановка задачі та вибір вихідних даних для дослідження умов герметизації швидкорізальної сталі в оболонкових формах ЛВМ різної конструкції за допомогою комп'ютерного моделювання; [7, 13, 40] - розробка методики розрахунку режимів газодинамічного впливу; [9] - аналіз умов здійснення та визначення діапазону робочого тиску при газодинамічному впливі, що передбачає використання міцністних властивостей оболонкової форми ЛВМ, розробка устаткування для реалізації технології, експериментальні дослідження, узагальнення результатів; [12] - визначення діапазону робочого тиску при газодинамічному впливі на сталь Р18Л в оболонкових формах ЛВМ, що передбачає відповідність динаміки нарощування тиску в системі виливок - пристрій для введення газу кінетиці твердіння виливка, розробка устаткування для реалізації технології, експериментальні дослідження, аналіз та узагальнення результатів; [14] - визначення термочасових параметрів реалізації процесу виготовлення дослідних виливків із алюмінієвих сплавів, розрахунок режиму здійснення газодинамічного впливу, розробка експериментального обладнання, експериментальні дослідження, аналіз та узагальнення результатів; [15] - розрахунок режиму здійснення газодинамічного впливу при виготовленні виливків із сталі 35Л в кокілі, розробка устаткування для реалізації технології, експериментальні дослідження в промислових і лабораторних умовах; [17] - розробка методики дослідження газодинамічного впливу на розподіл сульфідних включень у вуглецевій сталі, експериментальні дослідження в промислових умовах, аналіз та узагальнення результатів; [18, 41] - постановка задачі визначення статистичних характеристик цифрових зображень сірчаних відбитків з використанням алгоритму рекурсивної заливки; [19] - аналіз та узагальнення значущих характеристик відомих процесів виготовлення виливків з точки зору можливостей активного впливу на формування литої структури; [20, 42] - обґрунтування доцільності використання аналітичного рішення Стефана-Шварца для розрахунку температурних полів, проектування інтерфейсу користувача, вибір тестових завдань; [25] - обґрунтування доцільності використання надливної вставки, що плаває, методика проведення експериментальних термографічних досліджень, узагальнення результатів; [28] - розробка конструкції дослідницького обладнання, експериментальні дослідження, проведення комп'ютерного моделювання, аналіз та узагальнення результатів; [29] - розробка конструкції дослідницького обладнання, експериментальні дослідження, аналіз та узагальнення результатів; [30, 31] - розробка складів формувальних сумішей, методика проведення експериментальних досліджень процесу прогріву зразків, розробка конструкції експериментального обладнання; [32, 34, 35, 38] - розробка варіантів реалізації технологічного процесу газодинамічного впливу впродовж твердіння виливка в ливарній формі; [33, 36, 37] - розробка конструкцій пристроїв для одержання виливків з використанням газодинамічного впливу впродовж твердіння металу в ливарній формі; [39] - обґрунтування доцільності використання надливної вставки, що плаває, шлакоутворюючої суміші, встановлення співвідношення розмірів конструктивних елементів вставки.

АНОТАЦІЯ

Селівьорстов В.Ю. Теоретичні і технологічні основи газодинамічного впливу на метал, що твердіє в ливарній формі. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.16.04 - ливарне виробництво. - Національна металургійна академія України, Дніпропетровськ, 2011.

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ створення термочасових і силових умов та реалізації змінюваного в часі газового тиску (газодинамічного впливу) на рідку фазу до повного затвердіння виливка в герметизованій системі виливок-пристрій для введення газу. Герметизація цієї системи в ливарній формі здійснюється за рахунок утворення твердого поверхневого шару металу.

Сформульовані основні принципи здійснення газодинамічного впливу, розроблені універсальна методика розрахунку режимів реалізації технологічного процесу та відповідні пристрої, що конструктивно враховують значущі характеристики виливка та ливарної форми. Досліджені особливості структуроутворення та фізико-механічні властивості виливків, одержаних із застосуванням розробленої технології в промислових умовах.

Ключові слова: газодинамічний вплив, герметизація, температурне поле, кінетика твердіння, система виливок-пристрій для введення газу, методика, технологія, структуроутворення, фізико-механічні властивості, комп'ютерне моделювання.

АННОТАЦИЯ

Селиверстов В.Ю. Теоретические и технологические основы газодинамического воздействия на металл, затвердевающий в литейной форме. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.16.04 - литейное производство. - Национальная металлургическая академия Украины, Днепропетровск, 2011.

Диссертация посвящена разработке теоретических основ создания термовременных и силовых условий, и реализации изменяющегося во времени газового давления (газодинамического воздействия) на жидкую фазу до полного затвердевания отливки в герметизированной системе отливка-устройство для ввода газа. Герметизация этой системы в литейной форме осуществляется за счет формирования твердого поверхностного слоя металла.

Разработаны основные принципы осуществления газодинамического воздействия на затвердевающий в литейной форме расплав и конструкции устройств для реализации соответствующих технологических процессов.

Обоснована возможность использования инженерного метода расчета температурных полей при необходимости диверсификации способов определения термовременных параметров герметизации отливки в литейной форме.

Усовершенствовано аналитическое решение Стефана-Шварца для расчета температурных полей путем корректного учета влияния слоя литейной краски на теплоаккумулирующую способность формы.

На основе анализа действующей технологии изготовления стальной отливки определены условия осуществления газодинамического воздействия и разработана адаптированная конструкция оболочковой формы литья по выплавляемым моделям.

Установлены наиболее значимые физико-механические, теплофизические, термовременные характеристики формы и отливки, необходимые для расчета технологических режимов газодинамического воздействия.

Разработана универсальная методика расчета режима осуществления газодинамического воздействия на затвердевающий металл в литейной форме, основанная на пошаговом вычислении динамики нарастания давления в системе отливка-устройство для ввода газа, а также соответствующая компьютерная автоматизированная система.

С помощью разработанного программного комплекса количественного анализа цифровых изображений серных отпечатков исследовано распределение сульфидных включений, их количество и размеры в углеродистой стали, затвердевающей в кокиле при различных режимах газодинамического воздействия.

Исследованы особенности структурообразования и физико-механические свойства отливок, полученных с применением технологии газодинамического воздействия в промышленных условиях.

Ключевые слова: газодинамическое воздействие, герметизация, температурное поле, кинетика затвердевания, система отливка-устройство для ввода газа, методика, технология, структурообразование, физико-механические свойства, компьютерное моделирование.

SUMMARY

Selivorstov V.Yu. Theoretical and technological bases of gaz - dynamyc influence on a metal solidifiable in a foundry mould. - Manuscript.

Dissertation on the competition of doctor graduate degree of engineering sciences on speciality 05.16.04 - foundry. - National metallurgical academy of Ukraine, Dnepropetrovsk, 2011.

Dissertation is devoted to development of theoretical bases of conditioning temperature and power, and realization of time-varying gas pressure (gaz-dynamyc influence) on a liquid phase to the complete freezing of cast in the pressurized system of cast - device for the input of gas. Pressurizing of this system in a foundry mould is carried out due to formation of hard superficial layer of metal.

Basic principles of realization of gaz-dynamyc influence are formulated, the universal method of calculation of the modes is developed realization of technological process and proper devices structurally taking into account meaningful descriptions of cast and foundry mould. Features are investigational of process of formation of structure of metal, physical and mechanical properties of casts got with the use of the developed technology pilot-scale.

Keywords: gaz-dynamyc influence, pressurizing, temperature field, kinetics of freezing, system of cast - device for the input of gas, method, technology, formation of structure of metal, physical and mechanical properties, computer design.

Размещено на Allbest.ru