автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Использование вибрации с целью повышения стабильности извлечения и качества сложных по съему отливок из алюминиевых сплавов при литье под давлением

"V »-I М • 1 V* ■ " ** **

Ивсковскяй ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трцдового Красного Знаыени государственный технический университет ккени Н.Э. Бауиана

На правах рукописи Сгнцшкнн Александр йладкиирович

Использование вибрации с целья повывения стабильности извлечения и качества сложных по съйну отливок из алвминиевин сплавов при литье под давлением

Специальность 05.16.04. - Литейное производство

Автореферат диссертации на соискание ачвной степени кандидата технических наци

Москва - 1992

pdiiüt.i вшшлненл s Muckubckum ордена Ленина, ордена Ок-гиорьскон роиилвции и ордена Трудивого Красного Знамени госу-.'ирственним техническом университете ииини Н.Э. Ьауиана,

Научний рукоцодитель - кандидат технических наук, с.н.с, Зеленое В,II.

ифициалыше оппоненты; доктор технических наук, профессор Коростелев b.í,

кандидат технических наук, доцент Кисиленко Í1.L.

Ивдичеи предприятие ■ llU "Носквнч", г, йосква.

Задита состоится ^ 1392 г. на заседании специа

.визированного Совета К 0S3.fi), 13 а Московском государственном техническом университете «няни Н.Э. Ьаукака но адреса: 107005, Москва, b'-5, 2 a tidijuaHi:Kdii ул. д.5.

С диссертацией мощи ознакокктьса в библиотеке МГТУ.

Бав отзыв на .штораферат в одном экземпляре, заверенный ничатьв, просим выслать по укманпоау адресу.

Автореферат разослан ^Sfá^iSi 9 У2 г.

УЧЕНИЙ СЕКРЕТАРЬ специализированного Совета, кандидат технических наук, доцент JA/ffllT* 1ЧЫ1Н И.Н,

'КЩг^

Тин. ИГТУ им. Н.З. Ьауиана, тир. 100 экз., заказ N

объём 1,0 п.л. Подписано к пречдти 3- JL---------- 1392 г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

актуальность тека. Одни* из наиболее эффективная и перспективных способов получения отливки явяастса литье nos давление« СЯПД). Зтот способ позволяет получать тонкое теннис слояике от-яивки с висакой чистотой поверхности к иннииальннки припускам на явханичесхуп обработка. Одной из проблем при литье под давле-няеа даляотся стабильное извлечение отливки из пресс-форма с внешни» качеством поверхности. Наиболее перспективная реяениен данной проблеин аплястсз нанесение видного сназочного натериала на поверхность пресс-форни в закрытой состоянии. Зтот способ, разработанный в ШЛИ, позволяет: получать отливки с кшг.шалыт необходима разноагрнив слоен саазочного материала на поверхности прссс-форка; повысить санитарно-гигиенические условие трдда и позаробезопаспасть в цехах литья под дазлениев. Однако способ смазывания пресс-форн в закрытой состояния (СПЗЕ) из-за специфических условий нанесения аидкого смазочного натериала, яонет бать реализован только для простых и средних по сложности съека отливок. Но езчествцот достаточна бальяая грцппа сложных по съ-ещ отливок, s котораа предгавлаптса повившие требования но герйетнчности п качества поверхности.

Получать такие отливки очень словно, так как для стабильного сгеаа необходим больеое количество смазочного натериала на поверхности пресс-форны (fl®>, а ато приводит к повынеииа пористости отливки.

Устранить это противоречив xosho, использда совнестно аини-иально необкодинкй слой сказочного материала на поверхности ПФ и вибрация, наловеннфз на 'отдивкц. Однако об использовании вибрации для облегчения съйиа отлижи при ЛПД из литературных источников неизвестно,

Цельп работн является повняеиие стабильности извлечения и качества поверхности, слояной по съёкд отливки из ялЕиинневого сплава при использовании ииниияяыш нсобходниого слоя сказочного катернялз.

Научная задача, на основе которой достигалась цпль работы, заключалась в выявлении взаииосвази основных технологических ро-ачаов литья и конструктивных параметров сяоаних по съекц втяквок с процессом силового взаимодействия иеядд првсс-формой и отлиа-

I

кой в период се формирования при использование вибрации.

Методы исследования. Для решения научной задачи использовали *етиди теоретического анализа процессов, происходящих при Формировании микрорельефа отливки и его разруаения so время съ-Вма отливки с наложением вибрации и без нев, а такие экспериментального исследования влияния этих процессов на стабильность съёма и качества поверхности отливки. Теоретическое исследование процессов Формирования микрорельефа и его разруаения при събме отливки с ипсольэованием вибрации и без неб выполняли с помоцьв ЭВМ. Для определения оптимального направления налохения вибрации на отливку била разработана методика анализа эффективности еб съёма, основанная на подобии процессов, происходящих при трении двух тел и съёме отливки, а также зависимости стабильности съВма и качества поверхности отливки от усилия её съёма. При атом использовалась модернизированная установка КВТЗ-2, позволявшая моделировать процесс събма отливки с различным направлением нало-мения вибрации. Для исследования процесса събиа отдивки с наложением на неб продольной вибрации использовалась методика, позволявшая контролировать величину усилия съвиа отливки со стери-ня. Контроль усилия събма, характеризуцего его стабильность и качество поверхности отливки, осуществляли с помочь« измерительного стенда конструкции МВТУ (осциллограф Н-115). Для определения глуйинм затекания расплава и внедрения корочки затвердевшего металла в иикронеровности пресс-форма (ПФ),а такпе влияния вибрации на иикрорельеф отливки била разработана методика събма отливки со стермня без разруменив еб микрорельефа, С получении* таким образом поверхностей отливки сникали профилограхмм. Результат« экспериментальных исследований обрабатывали методами математической статистики.

Научная новизна работи закличается в следуядеи;

1. Разработана математическая модель извлечения отливки с продольной вибрацией, позволявшая установить влияние располове-ния вибратора, параметров вибрации, состояния Поверхности пресс-форим и рехниов литья на стабильность извлечения и качество поверхности словнмх по съеии отливок,

2. Установлено,что формирование микрорельефа отдивки при лить» под давлением происходит в основной на начальной стадии подпрессовки и аависат от геометрии микрорельефа пресс-форим, наличия смазочного материала на<его поверхности м твхнологмчес-

2

п ремямов литья.

3. Зстановлено, что совместное использование продольной 1Йрация звуковой частота с амплитудой колебания более 0,в вага тронеровностн я кининольио необходимого слоя смазочного мате-шла иа поверхности пресс-®орив приводит к повияонив стабиль-1сгк извлечения и качества поверхности слокшх по съему отливок 1 аляминиевих сплавов.

Практическая ценность работм эаклячавтса в том, что иа освоения результатов исследований бмло наАдено реиснно проблоаа олвченяа слемкмх. по съехд отливок из алвминиевкх сплавов литьеи од давлением с минкмалыша количество« смазочного -аатвриаля на >, оверхностн-пресс-форма. Использование продольной вибрации звц-овой частоте соэйосгно со способом саазксзнаа прйсс-^ори в закатом састошш позво/лаг не только раыкрить область применения ПЗС иа слоянмз по сьещ отлявки из алсшшгвга сплавов, но я ддествеино повысить- качество их поверхности к снизить порис-ость. Разработаннае аздеян позволили определить требования к «змгчеиии -вибратора, в также оптимальнее параметр* вибрации и ехимн латьа дла использования атого способа я производстве.

Реализация работа о промвмловиости. Совигстноз исяользовя-ие вибрации я мииинадьиого слов смазочного материала, паносиио-'в на пресс-формэ ШС, дла получения слохнмх по съвмд отливок 0 алвииняеввх сплавов литьйв под давлением заинтересовали рад (вводов: "ТочлигвмГ, г. Ткрзспоя»; ПО *ЗИ$", г, Пенза,

Апробация работа» Основные материала диссертации доложена н )бсц«дсны: .

- на ссатшрв "Прогрессивная технологи и атоиатяжт штьи под давлением", 1ДНТП, г. йосква, 1991г.;

- на надчиах сскжизрах кафедра "Иааияы и автоматизация ли-гейного производства", ЙГТУ км. Н.Э. бадкана, 1330, 1991, 1992 ;

Г.Г. ' ;

Пудлшицка. По теме диссертации опубликовано 2 статьи, Стрдктдра и сб-ьВи работе. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, виз о доз, списка использованной литература (94 ттеттим) н пря/ог5нкй. Работа язяокет т 132 страницах .< яазииописнаго текста, содержит 67 риецккоа, 9 таблиц,

СОДШЙШШ РЙБОТН Глава 1 выдает в себя: анализ способов аавиткт етабияь-

3

ности съёиа и качества поверхности отливки, получаемой литьем под давлениеи; классификации отливок по сяоиностк съйыа; анализ процессов, происходящих при съёие отливки со стеркня; исследование влияния вибрации на трение.

Анализ способов повывения стабильности събыа и качества поверхности отливок показал что. несмотря т ня больное количество, наиболее распространенным остается нанесение на Я® видного смазочного иатериала (СИ). Однако использование СМ, повывая стабильность с-ьЕыа и уменыая вероятность образования задира, коробления и провисни отливки, приводит к повывенип её пористости и ухуднению герметичности. Устранить, это противоречие позволяет способ смазывания ПФ в закрытой состоянии. Но специфические условия нанесения СЫ на поверхность ПФ не позволяет эффективно использовать его для славных по съёму отливок. С другой стороны, анализ показал, что для повывения стабильности съела и качества поверхности отливки моаио применять вибрации. Поэтому было сделано предполоаение, что для слогных по-съёму отливок ноено использовать вибрацию совместно с минимально необходимый слоен СИ.

Термин "сложная па съёму отливка" не определён, так как нет классификации отливок по сложности съёма, Поэтому с целы определения границ совместного использования СПЗС я вибрации била разработана такая классификация. Слокность съёиа отливки е ней опрвделается в завнснности от рада факторов. К нны относятся: требования к качеству поверхности отливки; материал; количество, располовенио и протяненность отверстий: величина ¿штейны* уклонов; толцина стснок; количество отливок в форме; доступность. П® для смазывания. Классификация основана на методе балльных оценок. В зависимости от количества баллов, набранных отливкой, их разделяли на три группы; простив, средней сложности I слоеные. Анализ показывает, что количество слокнах по съЗац отливок составляет более 102 от всей номенклатура,

Анализ литературы по исследовании процессов, происходя^ на границе раздела мевд отливкой и ПФ, выявил, что при сьём< отливки происходит разруоеинв ев иатериала, прошшавдего в ник ронеровности ПФ, Однако, величина этого проникновенна и её слияние на характер разруиення до настоещега временя не определена. Литературный обзор по вопросу воздействия вабрации на трение показал словннй характер этого воздействия. В зависимости о направления налозеняя, врвшш еоздействвв, амплитуда в частот) 4

колебаний поломительное влияние вибрации на уменьмениё коэффициента трения проявляется через изменение механических свойств и геометрии контактирующих поверхностей. Анализ литературных данных выявил отсутствие сведений об использовании вибрации дла подменил стабильности събма и качества поверхности отливки при литье под давлением. Использование же данных о применении вибрации дла облегченна съёма отливки со стерана при литье в кокиль нз прздставлпетса возмогнаа из-за различий а васоте я характере микрорельефа отливки, а такав из-за различий в толщине и свойствах СИ при ЛПД и краски при литье в кокиль.

На основании литературного обзора были сформулированы основные задачи исследование:

1. Определить оптимальный вариант использования вибрации дла повышения стабильности извлечения и качества поверхности отливки.

2. Разработать физическуп и иатеватнческув иодели съёма отливки с наложением вибрации с целы) определения влияния расположила вибратора и параметров вибрации, а такае состояния поверхности ПО и рснимов литья на эффективность съёма отливки.

3. Экспериментально подтвердить соответствие физико-математической модели реальным процессам, происходят* при съёме отливки. По результата» исследований сделать рекомендации для внедрения в производство.

4. Теоретически разработать и зкспернментально подтвердить физическая модель взаимодействия микрорельефа отливки н пресс-форма с наложением вибрации с цельв объяснения её пояснительного влияния на процесс съёма.

Глава 2 посвяцена определении оптимального направленна наложения вибрации. В ней представлена методика проведения и результаты экспериментов, а такае их теоретическое объяснение,

йетоднка проведения экспериментов по определении оптимального направления наложения вибрации разработана на вазе аодели-рувхей установки ЙВТЯ-2. Методика позволяет определять эффективность различного направления наложения вибрации на отливку при съёке. Она основана на подобии процессоп, происходят« при трении двух тел к съёме отливки, а такяе прямой зависимости стабильности съёма я вероятности образования задира, коробления, провнвки и разруаениа отлнвкн от усилия о§ съёма. Вибрация соз-

5

давалась в системе колебаний, состоящей из генератора колебаний, предварительного усилителя, цсидитела аозпостн я ыапгатострикци-ошюго вибратора. При приведена* экспериментов определялась сила трения между двумя тедаки. водслирувцики съем отливки со стеря-ня. Ей значение определялось с Л'ошкьв установленного а напорной полости гкедацмммдра датчика давления и записывалось* на осциллографе, Эффективность того или иного варианта наложения вибраций озрецеяали с шхоцьп относительного усилия съёма отливки

% Ъ/5

где Гщ и // - усилие -съёжа отливки без использовании вибрацт и с наложением вибрации /-ой частоты, Рщ и Л - давление I напорной полости гидроцмяиндра вез использования вибрации и I наложением вибрации г -ой частота.

8 результате лроведенивх экспериментов установлено (рис.1) "что продольаое наложение вибрации «кривая 23 ¡более эффективно чем поперечное ^кривая 13 ®® веем спектре мсся«ддемнх частот.

аРХ

т

30

1

1

'■ &

ё .у ] 1 1

'> ' Ч

Рис . » . Жрийис извеиешя относительного 'усилии ;сгёиа отянвш полученные на *одвлирдв*ей установке для различного ¡наира! .'линии наложения пицрации: 1 - поперечного,, 2 - продольного.

Максимальная величина снижения относительного усилия събма дла поперечных колебаний (кривая 2) составляет 30-402. Проведенные эксперименты такяе показали, что эффективность использования вибрации значительно зависит от частоты колебаний.

Остановлено, что усилие съйма отливки при постоянной частоте колебаний значительно зависят от соотновения скоростей съёыа Уа и колебаний Иг . причем уменьмепие скорости съёма отливки Уд приводит к новыненип эффективности вибрации. Экспериментальная исследования показали, что продольные колебания и здесь болея эффективны, чек поперечине.

Приводится такме аналитическое исследование влияния соотновения скоростей и на эффективность вибрации при съёме, Это влияние рассматривалось с позиций изменения контактного взаимодействия двух поверхностей в результате изменения направления суммарной скорости и сила трения . Расчётные зависимости качественно совпадают с экспериментальном кривыми.

Глава 3 посвящена исследовании съёма отливки с налояеннеи продольной вибрации. В ней представлена разработаная фиэино-ма-тематнчесиая модель събма отливки с наложением продольной вибрации и программа расчета по ней, а такае созданая методика и результата экспериментальных исследований по подтверяденип модели.

При разработке физико-математической модели рассмотрены процесса формирования микрорельефа отливки и последующего его раэрузения при съёае отлипни. Для создания модели было принято ряд допущений: отливка снимается с круглого стеряня; микронерав-постн равномерно распределен« по поверхности стеркна с яагом 1м. наеят треугольнуи форму и постояннуа высота Ъм СН на поверхности стервня отсутствует.

Стадии формирования микрорельефа отливки в модели рассматривания как этапа заполнения иикронерошюстей Я® ей аатерналон. Исследовалось затекание расплава, проникновение корочки затвер-девяего металла и внедрение материала отливки в микронеровиости П'З» при цеадке. Затекание расплава определялось с учетом его «ид-котекдчести и поверхностного натяжения, а такяе противодавления газа (воздуха) в отсечённых объёмах микровпадин ПФ, Проникновение корочки затвердепнего металла в микровпадин» Ш> ¿Н рассматривалось в момент начала подпрессовки, так как п это время корочка затвердеввего металла икает минииальнув голинну Ькер а

7

давление Р на неё - максимальное значение, складывавщееся из давления подпрессовки/?^ и гидравлического ударадРг^.. При расчёте этого проникновенна учитывался прогиб и внедрение корочки (аналогично внедрении иесткого клина в пластическое полупространство), а также противодавление газа в микровпадинах ПФ Рг . Совокупность этих трех факторов дала уравнение расчёта аЬ из условия равенства давления видного металла Ржи и противодавления газа на корочку Р/ . Кроме того, в модели рассматривалось влияние усадочных процессов, происходящих при охлаждении отливки, на величину дЛ.

В результате расчетов и экспериментальных исследований било установлено, что основным фактором, определявшим глубину внедрения материала отливки в микровпадины ПФ, является проникновение, происходящее в начальный момент подпрессовки. Величина проникновения в этот период составляет В5-902 от общего проникновения. Затекание расплава, которое по данным В.Л. Печёнкина является основной составлявшей проникновения, составляет по расчетним данным 1-62, а по экспериментальным 8-152 от общего проникновения. Расчеты показали, что величина внедрения в микровпадины ПФ при усадке в период от начала подпрессовки до её окончания составляет менее 12, а в дальнейшем вообще не изменяется.

Сформировавшийся микрорельеф отливки во время съёма разрушается. Причем в зависимости от конструкции отливки и глубины проникновения её микронеровности срезается, сминается вли частично срезаптся (при "сползании" отливки со стериня). Величина усилия деформирования микронеровностей отливки без вибрации определялась аналогично расчету разрушения резьбм. Отличиеи являлось исклвчение из формул расчета резьбовых соединений на срез, смятие и "сползание" коэффициентов, характеризувщих неточность их изготовления. Правомерность такого исклвчения подтвервдается характером кривых разрумения резьбы и микронеровностей отливки. Для разрумения резьбы пмк усилия разрувения наступает через определенный проиехуток времени, необходиммй для устранения неточностей при изготовлении резьби. При разрувении иикронеровностей отливки пик усилия наступает практически сразу после начала дви-ления отливки.

Влияние вибрации на изменение усилия съёма рассматривалось в зависимости от частоты колебаний $ и количества циклов нагру-шения п , полученных отливкой до начала съёма. При количестве

Й

циклов нагружениа Л менее 1000 вибратор рассматривался как дополнительный источник силы. При П >1000 влиание вибрации на усилие съёна определялось по зависимости, полученной с помощью регрессионного анализа экспериментальных данных 0.(1, Кувиинова и Г.Б, Иосилевича, И.П. Кудрявцева и В.В. Харитонова. При резонансной частоте вибратор такае рассматривался как дополнительный источник силы, но с учетом резонансной амплитуды колебаний. Эффективность вибрации определялась при помощи формулы 1. На базе созданной физико-математической модели была разработана программа расчета на ЭВИ SEHflL. Для её разработки было принято, что формирование микрорельефа отливки начинается и заканчивается в первоначальный период подпрессовки.

С цельа проверки соответствия созданной физико-математической модели реальным процессам, происходящим при съёме отливки с использованием продольной вибрации, была разработана методика проведения экспериментов, позволявшая исследовать влияние различных факторов на эффективность использования вибрации. Для этого на мамину ЛПД устанавливался магнитострикцнонный вибратор. Вибрация от него передавалась на отливку через специальное приспособление (переходник). Вибратор располагался на мааино таким образом, что продольная вибрация отливки осуществлялась с начала раскрытия ПФ до начального момента страгивания отливки при съёме (путь отливки до прекращение передачи вибрации составлял 0,5 амплитуда колебания). Эксперименты проводились на отливке "Чаа-ка". Она снималась с круглого стеряна диаметром 0,1м, Зсилие съйма отливки эамералось с помощьв датчика давления, установленного в напорной полости гидроцилиндра выталкивания, и записывалось на осциллографе. О положительном влиянии вибрации судили по относительному усилив съёма отливки, рассчитываемому по формуле 1.

На рис. 2 приведены зависимости относительного усилия съёма отливки "Чаака" от частоты колебаний при одинаковых условиях. Из него видно, что, несмотря на количественные расхождения, экспериментальная (1) а расчетная (2) кривые качественно совпадает. Они имеат резонансные "suit" и при увеличении частоты колебаний на обеих кривм'х видно существенное повышение эффективности вибрации. Их количественные различия объясняется принятныи допуце-нияыи, слонностьа процессов, происходящих при формировании и раэрунении микрорельефа отливки в реальных условиях, отсутствием

9

¿P,% so во

70 60 50 ЬО 3 О

50 80 100 ¿00 300 500 <00О SOOO £000

. • ■ . . • tyA

Рис.2. Кривые изиенения относительного усилия съёма отливки,

полученные при наложении на нее продолышх колебаний; I -

экспсринентально ( на машине ЛПД), 2 - расчетный путем. •*

исчерпывавших сведений о влиянии вибрации на механические свойства натириалав. Сравнение экспериментальных кривых, полученных на моделирующей (кривая 2 рис.1) н экспериментальной установках, (кривая ! рис.2) показывает, что изменение дР от ^ на них носит адекватный характер.

Проведенные экспериментальные исследования на машине ЛПД по влиянии технологических рпаниоп литья, параметров вибрации и состояния поверхности ПФ на эффективность использования продольной вибрации показали, что разработанная физико-иатемптичпекая «одаль качественно совпадает с процессами, происходящими в реальных услоииях. В результате этих исследований установлено, что уменьшение температуры заливаемого металла Т} , скорости второй фазы прессования 1V , времени видерхки отливин в ПФ Г , naco-tu ыикронпршшостей на ПФ tu , а тпкхс увеличение амплитуды £ , частоты колебаний J и иремени воздействия вибрации до начала съйма отлипни - увеличивает эффективность использования продольной вибрации. Экспериментальное исследование влияния слоя ска-10

зочного материала «а эффективность использования вибрации при с>ёме отлмвкя, показало его неоднозначннй характер. Было установлено: дзгляченне доза СИ свиве оптимальной, дла отливки "Чаяна" с 0,4 до 0,8 г. приводит к повшенив эффективности вайрзцяй; уменьмение дози СИ с 0.4 до 0,28-0,3 г - не ухудвает эдвктив-ность; сняяенне доза СЙ до 0,2-0,25 г - существенна джздмег съ-5а отзнвки. причем, было запечено, что усилие съёйа ймявки при дозе СЁ ыеиее €.28, возрастает от запрессовки к запрессезке, что характеризует рост вероятности образования задира, йнм*з физи-ко-иагекаг&гческой модели позволил сформировать требсзеткя к разведения вибратора на мажине ЛПД.

В главе 4 рассмотрены процесса, происходящие на поверацкетя контактируидих тел лри движении отлиаки, и влнанке нспользоваи/а продольной вибрации до начала сгйва на «6 стабильность и качест-■во поверхности атлквки. Лжа зтого была создана физическая модель контактного ¡взаимодействия микронеровностей ПР и отливки яри съёме йез ¡воздействия ¡вибрации и с е8 продольный наложением. Влияние вибрация аа состояние поверхности отливки перед её съёмом, йсследЕшааш экспериментально. С этой цельи была разработана методика ¡их "проведения, позволявшая получать отливку без разруне-ния еб иккронеровностей при гьбме»

Лри создании физической модели контактного взаимодействия иикроиерввиооей ПФ я отливки без использования вибрации было принято ;рлд допущений: яккронеровиосгя располснвны на поверхности ,ПФ ®авноаез>но « яаг.оа 1ц . «мент треугсяьнув форму, одинако-яув вясотв я яггол при ¡основании^ ; «ишака является жестно-пластическка, аМ- »есткин тело»; (скорость % является постоянной. '¡С отчете« 1Ш ¡ц.ощщетй процессы, .теронсходячие ,иэ ловерх-ностм итдавки. нвкйо рассматривать ¡на ¡примере дефо^щрввания зесткоплягаическпгв полупространства' яестким «лино», Щричем аесткопластяческий шатдриал втаивки находится :в ясаошпа нитькой деформации, описываемой теориеЯ Зизвса, ¡Йнаян.тл»ешо« ¡¡«шише уравнений, -вытекаачих «з этой теории,, бнло ¡получено 1Н.8,. Алексеевым м И.5» „, Шрагельскка х «оаочьв метода (построения фазривннх ткинеяатичет:ки возможных схем пластического течения, основанного :на яксперинентальних теоремах пластичности. воспользовавшись рядом формул, -полученных ¡в лоде ятого режения, йыла создана прог-¡раадга расчета на ЗИП йссоипШ •величинм задира на отливке в за-

И

висимости от перемещения ih.fi . X . Расчеты по ней для сплавов йл-2 и ЦЙМ-4 показывает, что образование задира на отливке из цинкового сплава существенно сдвинуто в область больней величина У , что подтверждается практикой их литья и экспериментальными исследованиями В.Л. Печёнкина. С её помощьв установлено, что при У=лЬ/%м с Укр идет стационарннй процесс срезания микронеровностей отливки и величина частиц износа соизмерима с величиной микронеровкости ПФ, при У >, %р процесс деформирования во время двимения отливки носит нестационарный характер, перед микроне-ровностьв ПФ образуется нароет из материала отливки, который, увеличиваясь и упрочняясь, образует задир на отливке. Кроме йЬ на величина задира вахнос влияние оказасавт предел текучести материала отливки до начала двихения бт» и после упрочнения при движении €>*/», а такие расположение очага задира на ПФ (путь X пройденный отливкой относительно него} и величина _/3 . Установлено, что уменьшение отковения бщ/'&т,, величины перемещения X и угла р приводит к существенному снижении величина частицы износа, задира на отливке, а следовательно, и вероятности еб коробления, проживки и разружения.

Для объяснения положительного влияния продольной вибрации была создана физическая модель контактного взаимодействия микронеровностей ПФ и отливки с использованием продольной вибрации. Её влияние на свойства материала отливки можно разделить на несколько стадий в зависимости от количества циклов нагружеиия и силы одного вкброудара: увеличение прочности материала отливки; образование микротрещин на микронеровностях отливки; рост мик-ротрещии; срыв (разруиение) никронеровностей. Увеличение прочности материала отливки до начала с5 съёма приводит к уменыенив отнавения б^/ёглИ смещает зону образования задира на отлнвке в сторону увеличения аН. Это подтверждается расчетами по прог-раиие ЙссошЬЗА. После образования микротрещин на кккронеровнос-тях отливки разругвине их при съёме может происходить по этим трещинам. Причем, чем больве величина этой трещины, тем выже вероятность разрувения викронеровиости по ней. Л если произожло такое разрувенив, то в самом начале движения величина А Ь практически равна нулв.

Для проверка этой физической модели была разработана кето-дика проведения экспериментов, позвояавщая получать отливвд без разруиенк« микрорельефа, сфориировавжегося до её съёиз. Для зто-12

го сгергзнь, офорыллгщиа полость отлмвяи, делали съЁюша. Отаиа-ка носяе затвердевания в фориз извлекалась 513 иг! ваасте со стергнез. Затеи отлнака распяливалась а з§ поверхность исследовалась с поио^ья про§илцграфа. (шалнэ проОялограаи, полученная без налозеная вибрации а с её иалоаенаеи, показал, что бохьгое количество ц-лп'аз вагрупенид на отливку до начала съйма п (6*105 циклов) - приводит не только а разруаениа аакронеровнос-тей, но а л приработке поверхности отливки. Б реальных условна* съёи отливки происходил на стадия стационарного роста тредаиа С при П = 104 -

Тлкиа образе;® аогно утверадать, что разработанная физическая кодеяь контайТйого взашодцйствия кнкроверовностей П® и ат-янвка с использованием продольной вибрации удовлетворительно от-рагает процессы, пронезодздае в реальных условиях.

Глава 5 содергнт исследования влияния вибрации на саинтар-ногигиеннческие условия труда и надеаность работы навшш ЛПД, а такае практические рекомендации по прмивнешш вибрации в производстве для улучЕення сг5иа отливок.

Замера вибрации яавшш ЛПД и па рабочем неста оператора показали, что работавший вибратор не вносит дополнительных колебания, Заиерн вуиа внбратора на ©оне работавшей печн и иааинв йПД показнвавт, что при работавшей казино вибратор практически не вносит изменений в вуи иаяинн (изменения в зависимости от частота состаэлазт 0 - 1,2 дБ). 1) так как использование продольной вибрации позволяат снизить расход сказочного иатериала на 23-302, то существенно снаяаатсз н ввбросн паров СМ, что повышает санитарно-гигиенические условия труда а поваробезепасность в цехах латья под давлением. Если для слояннх по събку отливок будет использоваться виесто шиекцяонного способа нанесения Ш -СПЗС созаастно с продольной внбрацней, то уаеньвенив внбросоа паров СЗ бцдзт иеньаа в .несколько десятков раз.

3 глава приводятся рекомендации по использования аабрациа в щюнзводствв. Остановлено, что область рационального использования продольной вибрации распространяется на словннз по С1ёму отливки, то есть тонкостенные с небольвиви лытейныаа уклонами, протюеишша' стеряшгаи, васокини требованная по оористости а качеству поверхности. Привадятся (екоиендациа по вибору вибратора а его разведенка на каишг ЙПД, а такна по параметрам пнбра-

13

ции и ремимам литья. Показано оптимальное размещение вибратора на намине ЛПД для отливки "Чашка".

Общие выводы

I, Разработанные физическая и математическая иодели процесса образования микрорельефа отлиаки , а такие проведённые эксперименты на мамине ЛПД, поэаолявт утвер«дать, что формирование микрорельефа на отливке в основном происходит и заканчивается на начальной стадии подпрессовки.

I. Теоретические и экспериментальные исследования различных вариантов использования вибрации с цельв повынения стабильности съёма и качества поверхности отливки показали, что продольное наложение вибрация более эффективно, чей поперечное.

3. Разработанные физическая н математическая модели процесса извлечения отливки с наложением продольной вибрации позволили установить взаимосвязь рееимов литья (температуря заливаемого металла, скорости второй фази прессования, временя выдержки отливки в форме, скорости съема) и параметров вибрации (времени воздействия, амплитуды н частоте колебаний) со стабнльиостьв извлечения, а такое уменьвением вероятности образования задира, промнвки и коробления отливки.

4. Установлено, располахение вибратора на иавине литье под давлением валяется оптимальным, когда ввполнявтся слодувщкв условия: объект воздействия вибрация - отливка; направление воздействия - параллельно съемд отливки со стеркня; характер воздействия - реверсивный (возвратно - поступательный); длительность воздействия - с момента качала раскрытия пресс-форнв до окончания извлечения отливки; масса вибрнругцих деталей - минимальна , а жесткость - максииэльва,

5. Образование задира на отливке при съема зависит от степени заполнения никроигровностя пресс-форми материалам отливки У . При задир не образуется, а если УцУ^ - то процесс съема отливке идет с образованием задира, величина которого в значительной степени определяется величиной пластичности материала отливки до в после начала упрочнения при наклепе во время съема (Е>гс и Вибрационное воздействие на зона контактного взаимодействия кияронеровнзстей пресс-форми в ошшт; до начала съеиа приводит к многоцелевому усталостно^ разрувеняв мккронеровностей отлкгкк, которое, в зависимости от количества*

14

!

циклов нагрухения до начала съема, моано разделить на несколько стадий: уменьшение пластичности материала отливки; образование трещин»; рост трещины; полное разрушение инкронеровности.

0. Эменыение вероятности образования задира, коробления и промивкн отливки во время ее съема при использовании вибрации происходит: при уменьшении пластичности материала отливки - за счет увеличения ¥*/> ; при образовании и росте трецины - за счет увеличения вероятности разрешения инкронеровности по этой трещине при съеме, что приводит к уменьмениа У в самом начале дви-веииа отливки; при полном разрушении инкронеровности - за счет уменьмениа У перед съемом отливки.

7, Анализ физических и математических моделей, а такие проведенные акспериментальнне исследования показали,что налояение продольной вибрации на отливку позволяет уменьвнть нанесение минимально необходимого слоя смазочного материала на поверхность пресс-#ормм на 25 - 30Z, не ухудшая стабильности събма, поаммая качество поверхности и снимая пористость отливин. Кроив того, использование вибрации улучвает санитарно-гигиенические условия труда и похаробеэопасность в цехах литья под давлением за счет уменьшения вмбросов смазочного материала в атмосферу. Последнее особенно сильно проявляется при совместном применении вибрации и способа смазывания пресс-форм в закрытом состоянии.

8. Совместное использование вибрации и прогрессивного способа сназмаания пресс-форм в закрытом состоянии расширяет область его применения практически на все слошнме по съему отливки'. количество которых составляет более 10Z от общей номенклатуры отливок, получаемых литьем под давлением,

¥

Основное содерханиа диссертации огранено в следувщих работах:

1. Семимхвн A.B., Плехов H.a.. Ромашов В.fi. Исследование процессов испарения м конденсация смазочных материалов при литье под давлеииеи // Известия вузов. Машиностроение. - 1Э91. - N 4-8,-С.113-11?;

2. Семцшкин A.B.. Зеленой В.И. Исследование съема отливки с наловяниеш вибрации при литье под давлением // Прогрессивная технология и автоматизация лмтья под давлением: Натериалм семинара. - И,; ИДНТП, 1991. - С. 50-53.