автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Технология получения курамических оболочековых форм по комбинированным моделям повышенной точности

Р Г Б ОД

1 о ЛПР 1995

На правах рукописи

ЧЕРНОМАС Вадим Владимирович

ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ОБОЛОЧКОВЫХ ФОРМ ПО КОМБИНИРОВАННЫМ МОДЕЛЯМ ПОВЫШЕННОЙ ТОЧНОСТИ

05.16.04 - Литейное производство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Комсомольск-на-Амуре - 1995

Работа выполнена в Институте проблем литья АН Украины(г.Киев), Институте машиноведения и металлургии ДВО РАН(г.Комсомольск н/А) и Комсомольском-на-Амуре государственном техническом университете (г.Комсомольск-на-Амуре).

Научные руководители: кандидат технических наук

1МНСКИЙ о.и. кандидат технических наук, профессор ЕВСТИГНЕЕВ А.И.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор КРУШЕНИЮ Г.Г. Сг.Красноярск).

Ведущая организация: Институт материаловедения ДВО РАН

Защита состоится *'28" апреля 1995г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета К 064.70.02 Комсомольского-на-Амуре государственного технического

университета по адресу: 681013. г.Комсомольск-на-Амуре, пр.Ленина,27, КнАГТУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке КнАГТУ.

кандидат технических наук, доцент

КОЗЛЯТА А.Н. (г.Комсомольск н/А).

Автореферат разослан "20" ыарга 1995 г.

Ученьй секретарь диссертационного совета

-^.М.СОБОЛЕВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТА

Актуальность работы,___Повышение требований ¡с продукции машиностроения вызывает необходимость решения проблемы повышения качества и точности отливок, что л значительной мере определяется технологическими особенностями изготовления литейных форм. Высокие показатели по этим признакам обе-сяечиваот керамические оболочковые формы (КС>&). Подобные формы получают но выплавляемым, выжигаемым и растворяемым моделям. Наряду с бесспорными преимуществами, отливки, получаемые в таких Формах, имеют и весьма сущэстаеннне недостатки. Они определяются возможным трешдшоОразованием КСФ и их недостаточно высокой размерной и геометрической точностью, которые связаны главным образом с низкой деформационной устойчивостью моделей. а также деформациями, протекающими в системе "модель-оболочковая форма" в процессе формообразования. Это приводит к браку отливок по отклонению геометрических размеров, низкой их чистоте поверхности и засорам, что снижает эффективность данного процесса литья. Разработка методов повышения размерной и геометрической точности, а также трещшоустойчивости КСФ за счет применения комбинированных моделей (КМ) с армирующей лромвставкой и практических рекомендации по выбору модельных материалов и конструкций КМ с учетом деформационных свойств системы, позволит более эффективно использовать прогрессивные технологические процессы, снизить брак но растрескивании КСФ и поверхностным дефектам, а также обеспечить требуемую размерную точность отливок.

Цель и задачи работы. Целью настоящей работы является исследование закономерностей формирования размерной и геометрической точности отливок, изучение влияния физико-механических свойств и конструктивных параметров КМ на их деформационную устойчивость, геометрическую и размерную точность, а та!<же разработке технологического процесса получения отливок повышенной точности. Для достижения этой цели в диссертационной работе решались следующие задачи:

- разработка методик и устройств для исследования размерной точности и трещиноустойчивоети КСФ;

- вывод ураркйпги регрессии, связывающих максимальные абсолютные от-ши.-нш р-'.-'М'Т'Ов Ш от ее нейтральной оси и размеров полости |;р(-'"-е- (курмм кык-труктпышми параметрами (базовым размером и

толщиной облицовочного слоя) и объемной массой армирующей пенополистироловой промвставки;

- определение изменения прочности КМ при трехточечном изгибе б зависимости от физико-механических свойств модельных материалов (предела прочности на изгиб облицовочного материала и объемной массы пенополистироловой армирующей промвставки);

- построение номограмм по определению технологически необходимых конструктивных параметров и предела прочности КМ;

- определение температурного паяя КМ на технологической операции выплавления облицовочного слоя модели;

- определение абсолютных отклонений размеров отливок от размеров рабочей полости пресс-формы для получения моделей;

- определение рациональных технологических режимов получения отливок повышенной точности по КМ.

Научная новизна._В целях повышения размерной и геометрической

точности отливок впервые предложено использовать комбинированные модели с армирующей пенополистироловой промвставкой. На базе экспериментальных данных, методом математического моделирования, установлен к закономерности и разработаны теоретические и технологические основы формирования размерной и геометрической точности, а также прочности КМ.

Разработан метод комплексной оценки размерной точности отливок, позволяющий уточнить математическую зависимость размеров отливки от размеров полости пресс-формы. Применен метод регистрации импульсов акустической эмиссии трещин для количественной оценга трешлноустойчивости капилярно-пористых оболочковых форм. Разработаны номограммы для определения технологически необходимых конструктивных параметров и прочности ИМ.

Предложен системно-структурный анализ и иерархическая классификация КОФ. а также возможные способы управления качеством оболочеь на каждом структурном уровне.

Практическая ценность работы. Разработаны критерии и предложены рекомендации по выбору модельных материалов и конструктивны: параметров КМ, позволяющие снизить трещинообразование в КОФ пр! послойной сушке и выплавлении модели, а также повысить размерную I геометрическую точность отливок. Построены номограмм:! для определения предела прочности, конструктивных и технологических параметров КМ. Разработан технологический процесс получения отливок, вот-»(»ячой точности Г10 КМ. Технология ГОВДОЧПяЯ ЧТУЛМЩК'ТОЙЧК*?*!*'

KOi> путем применения аэрированных суспензий внедрена на ААПО ш.Н.И.Сазыкииа (г.Арсеньев) с общим годовым экономическим эффектом 33.6 тыс.рублей (по уровню цен на 1989г.)

Апробация работы. Основные научные и практические результаты, представленные в диссертации;, докладывались и обсуждались на западно-сибирской пауано-технической конференции "Совершенствование технологических процессов производства отливок" (г.Омск, 1987), региональном научно-техническом совещании "Повышение эффективности литейного производства" (г.Омск, 1989), областной научно-технической конференции "Прогрессивные методы получения отливок" (г.Горький, 1989), VIII научно-технической конференции "Повышение ютест-ва отливок в литейном производстве" (г.Минск, 1990), республиканском семинаре "Теория и практика литья по газифицируемым моделям" (г.Киев, 1990), межрегиональной научно-технической конференции "Прогрессивные технологические процессы в литейном производстве" (г.Хабаровск, 1991), международной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов "Прогрессивные литейные технологии и материалы" (г.Киев, 1992), научно-технической конференции "Пути повышения качества и экономичности литейных процессов" (г. Одесса, 1992), международном симпозиуме "Наукоемкие Рехнологии и проблемы их внедрения на машиностроительных и металлургических предприятиях Дальнего Востока" (г.Комсомольск-на-Амуре, 1994).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 15 печатных работ и получено 1 автороте свидетельство.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из 26? наименований и 2 приложений. СЬдержитХОВ листов машинописного текста, 12 таблиц и 45 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введшим показана актуальность темы, сформулирована научная повипна, основные положения, выносимые на защиту, и практическая ценность раооты.

líjK'jiup'J _гл.ч?£ рассмотрены тенденция развития процессов изго-тоглпчм КОФ с "гчю.,гн>:-;ОЕанием выплавляемых, выжигаемых и растворяемых моделей, п т;":кхг- ооновпие представления о третиноуотойчивости d рч:'.м"[>но!'| tí.ин..,!-г;1 !''>!\ кг.итери;г< их оценки. Представлены пути и •*хлмм приы>М№Мч\ «• ррт-'П'кн литейного прои?родства способов новы-

ч1ения размерной точности и трешиноуетойчивости КОФ, показана целесообразность испольвоЕ-ания КМ и аэрированных оуспепзий дли повышения трещиноусгойчивости КСФ а также размерной точности и чистоты поверхности отливок. Проанализированы известные варианты конструкций КМ.

Исследование причин возникновения трещин в КОФ и снижения размерной точности отливок при использовании удаляемых моделей подтверждает, что к числу основных факторов, влияющих на геометрическую и размерную точность отливок, относятся физико-химические и теплофизические свойства, а такие конструктивные особенности моделей. Установлено, что снижение геометрической и размерной точности отливок в значительной мере обусловлены технологическими особенностями и режимами процессов формообразования (изготовление и хранение моделей, приготовление суспензии, послойная сушка, улапение модели и т.д.).

Показано, что повышение размерной точности отливок и трещино-устойчивости КОФ модет достигаться различными способами. С позиций комплексного подхода к повышении качества КОФ наиболее целесообразным является сочетание КМ с податливыми при послойной сушке и высокотемпературной''обработке огнеупорными слоями покрытия (например изгс-говленными с применением аэрированной суспензии). По конструктивным особенностям можно выделить 13 основных типов КМ, различающихся сочетанием материалов облицовки и промвставки. Практическое применение начли преимущественно сочетания с удаляемыми и постоянными промвсгавкэми, облицованными модельной композицией (МК).

Из рассмотренных вариантов представляет интерес, с точки зрения высоких .показателей по смачиваемости к теплоустойчивости, сочетание "пэнополистирол - Ш", но сведения о практическом применении этого типа моделей отсутствуют.

Проведенный анализ показал, что поиск и выбор путей повышения треауноустойчивости КОФ и размерной точности КМ вовможен только на базе комплексного изучения закономерностей их взаимодействия в процессе формообразования. Исходя из этого была поставлена цель и определен).) задачи исследований.

Ко второй главе_приведены краткое описание объекта и оощач

схема этапов исследований, описали методики оценки ргк-мррной то«-чгсп! КМ л тревдшоустойчитости Ко?.

при ьь'О^ре модельных кпт?р«илов и ••т-нет! уксмадх пнр»ы<?тр'>*} ИМ

исходили из рабочей гипотезы, еаключатрйся в том, что они должны улучшать теплоустойчивость и размерную тслшоать моделей при однов-рекелиом посъменни л^гшцксиаой устойчивости пор в процессе послойной суюки и в!Зплйвлг>ш*я модели. Таким требокшиям, в соответствии с приведенной классификацией и результатами предварительных экспериментов, в большей мере отвечает КМ из пенсполистирола с облицовочным слоем из к''.

Размерлун точность КМ определяли по специально разработано^ методике на образце (ркс.1) с учетом ГОСТа 28178-89 "Оислонения формы и расположения поверхностей."

Образцы получали в пресс-форме, конструкция которой позволяет изменять базовый размер моделей I от 0.220м дг, 0.420м при сохранении одинаковы:; режимов заполнения и охлаждения пресс-формы, что дает возможность установить влияние базы модели на изменение отклонений размеров КН. ... .......

1 - армирующей промвотавка; 2 - облицовочный слой из МК.

Рис.1.Образец для определения размерной точности КМ.

Сущность методики заключается в непосредственном измерении размеров образца при нормальной и повышенной (до 40°С) температурах. Но измеренным с точностью 5*10-Бм отклонениям рассчитывали позиционные допуски по размерам N и С (1), отклонения соосности отверстий и их диам-тров - размеры В, К, 0 (2), параллельность по-сор>ногтей ■ р-ичмеры Г, Р. 3 (3). Класс точности модели оценивали

- s -

по ГОСТу 25347-82 в зависимости от ее базового размера.

/-;—~~

ЕРР- |/(ЛМ)2+ (ДО)2, (1)

где ЕРР - позиционное отклонение; й>) и ЛО - отклонения по размерам N и 0.

Тр - 5L, (2)

где Тр - позиционный допуск; SL - пределышые отклонения размеров В, К и D (по ГОСТу 16085-80).

EPF - (Finax _ FminVS "* (Ртах " PminV? ™ (Smax ~ SminV^, (3) где ЕРР - позиционный допуск; Ртах» Fmax. Sma;< - максимальные значения размеров; Р„гП» Fmin. Slllin - минимальные значения размеров .

Для измерения размеров при повышенной температуре (40°0), модель термостатироваш ь течение одного часа и с точностью 5*1СГ5м измеряли ее прогиб. По измеренным прогибам образцов строили кривые, позволяющие оценить коробление моделей в зависимости от их базового размера,объемной массы пенополистироловой промвставки и толщины облицовочного слоя.

Для моделирования реальных процессов выплавления модели, была разработана установка, которая состоит из корпуса с вмонтированными нагревательны,ми элементами и тигля, заполненного выплавляют,ей средой. Температуру пенополистиролового стержня определяли хромель -копелевой термопарой {.диаметр проводки 2*1СГ4м), показания которой регистрировались цифровым ампервольтомметром Ф 30.

Но полученным данным строили кривые температурного поля пенополистиролового стержня.

Для количественной оценки трещшюустойчишета керамических материалов использована, разработанная в Комсомольском-на-Амуре политехническом институте, методика для диагностирования качества и кинетики разрушения КОТ> по выплавляемым моделям. Принцип действия использованного прибора основан на регистрации импульсов акустической вмисии (ИЛЭ) трещин. Испытания проводились при выплавлении модели (либо облицовочного слоя КМ) в процессе которого определялось количество ИАЭ возникающих в КОФ.

Третья глава посвящена исследованию влияния основных конструктивных параметров КМ на их размерную и геометрическую точность, а также влиянию физико-механических свойств модельных м:5,л>ринпог. на прочности КМ, на 6?w которых построены уравнения рогросоии их формирования.

- О -

По измеренным с точностью Ь*10"5м отклонениям рассчитывали позиционные допуски, отклонения формы и расположения поверхностей. В отличие от существующей методики Ш'ЛТавтопрома, которая характеризует ра:;мермую точность выплавляемых моделей параметрами линейной усадки и теплоустойчивости МК, разработанная методика позволяет связать размеры полости пресс-формы с размерами получаемой КМ, а размеры КМ с размерами отливки. Следовательно, получена опосредствованная связь размеров полости пресс-формы - о размерами отливки, что является главенствующим при проектировании технологической оснастки. Размеры КМ классифицированы как продольные (в направлении базового размера) так и поперечные (расположенные перпендикулярно или под углом к продольным размерам). Геометрическую точность (коробление) КМ при нормальной и повышенной температурах сопоставляли с двумя типами контрольных образцов, отличающихся базовым размером, которые изготовлен!'» из модельной композиции ПС 1:1. При базе 0.820м абсолютные отклонения не превышают 12 кваадгета точности, ь то время как отклонения контрольных образцов находятся в интервале 14 квалитета точности. У моделей с высокой плотностью вромвставки (объемная масса 550кг/м3) коробление отсутствует. При базовом размере 0.420м отклонения не превышают 14 квалитета точности и имеют ярко выраженный колебательный характер по длине модели. Такая закономерность может быть объяснен» потерей устойчивости образца и возникновением остаточных внутренних напряжений после формирования модели. Абсолютные отклонения контрольных образцов выходят за область 1& квалитета точности при максимальном отклонении 3.4*10-3м.

Полученные данные абсолютных отклонений по каждому из типоразмеров свидетельствуют о значительном влиянии объемной массы промп-ставки и базового размера на размерную точность КМ, а в меньшей мере температуры и толэдны облицовочного слоя. Для описания зависимости абсолютны? отклонений от этих параметров реалнзовнвачи полный факторный эксперимент типа 2х , для 4-х независимых факторе;:!, в качестве которых были выбраны: объемная масса промвстаьки (интервал изменения ПО... №0кг/м3), базовый размер модели ,(]..'КГ)м), тп.щшт облицовочного слоя КМ (2*10~3.. .4*1(Г3м) и тсмпг(«|рура Км (Мб... .'0°П|, откликом являлись абсолютные откло-пошп размеров КМ. 1:суиТ1*нич<> факторы были стабилизированы на постоят-ом уровне; г<т'Г:о"ура пресс-формы перед запрессовкой -^тМ . ."Ь"'', ти.тепатура сачрессог.ки - 42.. . 4П°С: (для ПО 1:1), дав-

- in -

le запрессовки - 0,25 МПа, температура о.хлалдагсщей среды След; - (|°0. Обработку результатов эксперимента проводили регрессионным анализом методом наименьших квадратов.

После обработки результатов исследований на ПЭВМ IBM PC/AT с помощью пакета прикладных программ STATAN были получены уравнения регрессии (для размеров 1, Z, А, В, Р, F, К, D, М) и позиционных допусков расположения поверхностей (EPP(F),EPP(F)) к отверстий (ЕРР)).

Гипотеза об адекватности подтверждается для всех уравнений регрессии (FTci6 < Fpac), относительная ошибка аппроксимации не превышает 4,5 % при доверительной вероятности, равной 0,95. Коэффициент корреляции составлял не менее 0,99. Б уравнения не включена температура КМ, т.к. гипотеза о статистической значимости ее коэффициентов не подтвердилась для всех уравнений. Это позволяет сделать вывод о незначительном влиянии либо отсутствии влияния последней на размерную точность КМ. С помощью пакета прикладных программ 3URPHER на IBM PC/AT были построены поверхности отклика при фиксированной на основном уровне толтне облицовочного слоя, равной 3*10"3м. Поверхности отклика '.рис.2) представляют собой объемную, наглядную картину взаимного влияния базы и объемной массы промв-ставки на отклонения размеров КМ и являются базисными для построения расчетных номограмм. Многоуровневыми сечениями при 7>const с последующим наложением их на базовую плоскость X0Y строили расчетные номограммы (рис.3), которые позволяют не только определять,•но и прогнозировать возможные абсолютные отклонения при определенных значениях конструктивных параметров КМ. Таким образом, в данном случае могут решаться как прямая, так и обратная задач.

Одним из важных свойств моделей является их прочность. Для определения влияния основных конструктивных параметров КМ на их прочность был реализован полный факторный эксперимент типа ?.х. Е качестве независимых факторов были выбраны: прочность облицовочного слоя КМ (0.7.. .5.5Ж1а), приведенная толщина облицовочного слоя СО.7*10"3. • • 1. 5*10~3м) и объемная масса промвставки (50...550кг/м3). Стойком являлся предел прочности КМ на изгиб. Применение армирующих промшгаяок различных типов не только не снижает прочность по сравнении с контрольными образцами, а даже повышает ее ( с о.?М!1а до 1.4МПа и с 5.5Ша до б.2МПа). На основании полученных данных построены поверхность отклика (рис.4) и рас-

ч J

« ^ ^

3

rfl

Ъ) 0.1

" -if.;

-и- "^ví

Рис.2. Поверхность отклика зависимости Л-Ffp.L).

луо 400

330 360 я340 320 ЗОГ, 28'J ?ОП '.МП

/), кг/и

■50 100 150 ?0(> 250 300 3'jO 400 450 500 550

О

f y l ^ X1 ' / / ' y ' и / / / rp' / I / r 1 / / /

/ -/ / / / У / / -wi / / fc Ci-

y _ У y / / s / / / /

s У A / У ,/]

У' У y О / X y

s . / / . /

„0 \ y / .

.0- .X y s

____i ... _^t.'tr" .J 1 r1 -r ^y

—rf'-' y s . У ,

то то 'л"о ?ьп .зоо 750 4 по 450 500

/I, лг/и'

420

400

380

Л60

340 j, 7

320 о *

300 ~J

200 260 240

551?'°

'-'•■¡'."''•tm-îm н'.!М«гр?н!»«а го on rie деление параметров KM.

четная номограмма (рис.5) по выбору основных параметров КМ, обеспечивающих заданную ее прочность, которую необходимо учитывать при проектировании технологического оборудования для формообразования при литье по выплавляемым моделям.

В четвертой главе представлены результаты исследования влияния основных конструктивных параметров КМ и технологических приемов изготовления КОФ на их деформационную устойчивость.

Согласно современным представлениям о механизме разрушения композиционных и керамических материалов, качество и свойства оболочковых форм определяются, главным образом, их структурой. В настоящее время дефекты, образующиеся в оболочковых формах исследуются только на макро- и шкрсуросне. Имеются только отдельные попытки исследователей перейти на субмикроуровень и мезоуросень.

Наиболее перспективные, теоретические подходы к созданию оптимальных изделий из композитов, к которым относятся оболочковые формы по выплавляемым моделям, основаны на системно-структурном анализе. Структуру КОФ следует рассматривать как сложную многокомпонентную систему. Модель структуры КОФ представляет собой композит, состоящий из зерен обсшючного материала и пылевидной основы, а также матрицы связующего материала. В диссертационной работе представлена иерархическая классификация КОФ и возможные способы управления качеством оболочек на каждом из этих уровней. "

Наиболее опасной технологической операцией с точки зрения тре-щинообразования КОЗ>, является процесс удаления модели из них, который сопровождается ее нагревом и как следствие интенсивным тепловым расширением, которое приводит к трещинообразованию в структуре КОФ. В настоящее время выбор оптимальных параметров процесса удаления моделей осуществляется обычно экспериментальным путем. Математическое моделирование тепловых процессов в системе "модель -КОФ- выплавляющая среда" позволяет еще на стадии проектирования определить продолжительность выплавления облицовочного слоя модели и оценить величину и распределение температур в сметой«-.

Постановка задачи: шьется система - комбинированная модель (КМ) с армирующей пенополисгиролопом г.сталкоч радиусом омицо-ваннои слоем модельной композиции толщиной которая н.чядатся к керамической оболочковой форме т»ч о ууицинси стенки Хт. Окете-ш помещена г. выплавляющую сроду с температурой т«. и коэффициентом теплоотдачи 14,.

Для определения изменения, температура армпрулгаего стержня гон-

Рис. 4. Поверхность отклика зависимости öi-F(p,6). er, МПа

5 !,..,(>„,.¡.и-.ч ad ; 41p"3 делению прочности ММ.

пользуемом дтОДереициаяьшм уравнением теплопроводности в цилш... рических координатах о граничными условиями третьего рода при ус-ловки симметричной .задач,.:

1 (г,2,0) - 10 - const; Т(0,гд) < (ограничена) j --!'

3T(K,<s,t)/Sf - - Кц'Тс - T(R,Z,T))Aot; ЭТ(г,0,t)/3z = 0; } (4) 3!'fi ,L,T)/'dz - - Ko(Tc - 'i (r,L,t))/ACT: |

При решении задачи целесообразно рассматривать данную систему (цилиндр коночных размеров), Kaic результат пересечения бесконечно длинного цилиндра, диаметром 0=2к и бесконечно длинной пластик,, толщиной 2L. Относительная температура в любой точке цилиндра определяется по теореме единственности. Б этом случае решение задачи проводится стандартным методом интегрального преобразования Фурь-5 - Лесссля и имеет вид;

оо с...

Т-Тс-4(Тс-Т0) С L AjBj ¡0iVir/R)cos(^Jz/L)exp(-v12Fo+|J.j2Fo't), (Б) 1-1 i-'

где Aj, Bj - постоянные коэффициенты, зависящие от Bi; \>i,Uj -корни характеристических уравнений Штурма - Лиуьиля; Fo, Fo'- критерии Фурье для неограниченного цилиндра и пластины; а--коэффициент температуропроводности пенополистирола; т- время; R, L - радиус п высота цилиндра; г, z - текущие значения координат fio осям Ог и Oz; ¡o(Vi*r/R)~ Функции Бесселя нулевого порядка; 'ХСт - коэффициент теплопроводности пенополистирола; К1Д2 - коэффициенты.термического сопротивление.'.

Для проверки разработанной математической модели ставили эксперимент, заключавшийся в определении изменения температуры в центре ленопс-листиролового стержня размерами L-0.075M, R-O.OIRm, помещенного в горячую воду с температурой 80'"С.

Полученные данные свидетельствуют о практически полном совпадение расчетной и экспериментальной кривых. Ошибка не превышает ЬУ„, следовательно, данная математическая модель соответствует реальному процессу нагрева модели в вьшлавляюшей сред'г.

Расчет продолжительности выплавки облицовочного слоя ИМ проич-водили из условия, что поверхность стержня, контактирующая с облицовочным слоем прогрелась до температуры плавления модельной композиции (70. ..75°С). Анализ расчетных кривых иакашнянт» .что температура поверхности стержня достигает 7S°C за гминуты. Для модели, полностью изготовленной из НС 1:1, продолжительность выплавки составляет 8-10минут, что в 4-5 раз больше, чем для КМ. Температу-

pa в центре стержни г этот момент времен« достигает 4?"о,_ при этом НТР промвотавки из ГЮВ-.П незначителен ( V о0~'). Прогрев

приграничныхмодельной кпмногчшиой слоев премветавки до температуры 70...75° п приводит к потере их формоустойчивости, таким образом давление- модельной композиции на КОР компенсируется пластической деформацией приграничного слоя промпетапки, что способствует предотвращению трещинооОразования КОФ в процессе удаления модели.

Анализ треидооустойчивости КОФ методом регистрации числа импульсов акустической эмиссии прогрессирующих в структуре КОФ трещин при выплавлении модели (лиг.о облицовочного слоя КМ показывает, что количество ИАЭ для КСФ, полученных по выплавляемым моделям, в 1.27 раза больше, чем у оболочек, изготовленных с использованием КМ (соответственно и 40). Таким образом, предложенная в работе гипотеза о возможном повышении трещиноуотойчивости К01> за счет применения КМ полностью подтвердилась.

¿иГ!11™й_Г'1§11?1_11РеДе,гаБЛеич результаты опытно-промышленных испытаний разработанной технологии, практические рекомендации и технологические инструкции по ее применению. Отмечено, что данная технологии хорошо вписывается в технологический процесс литья по выплавляемым моделям и не требует существенных дополнительных капитальных влояекий. Предложена и практически подтверждена формула для определения абсолютных отклонений размеров отливок от размеров полости пресс-формы для получения моделей.

Применение на АЛПО им.Н.И.Оазыкнпа (г.Арсеньев) аэрированной суспензии позволило, по сравнению с цеховой^технологией, снизить неисправимый брак отливок на 1.5Х и получить реальный годовой экономический эффект в сумме 39.ß"тыс.рублей (по уровню цен на 1989 год), что г.одтверздается актом внедрения новой технологии.

основные вывода

1.Предложен способ повышения размерной точности и трещиноустсй-чивости КОФ, предусматривающий использование комбинированных моделей на основе армирующей пенополистироловой промветавки, облицованной слоем модельной композиции, технология их получения.

?.. Разработаны критерии выбора конструктивных параметров и прочности комбинированных моделей, базирующиеся на совокупности установленных закономерностей изменения абсолютных отклонений размеров моделей, различных т>ч!он и деформационной устойчивости КСФ. Показа-

- -

но, что применение КМ позволяет -эффективно воздействовать на размерную точность и трошзнгоустойчмвость КОФ.

С-..Разработан образе!, для исследования размерной и геометрической точности удаляемых моделей, применение которого позволило оценить характер изменения абсолютных отклонений размеров в -зависимости от основных конструктивных параметров модели.

4.Разработана методика количественной оценки трещиноустойчнвос-ти КОФ, основанная на регистрации импульсов акустической эмиссии прогрессирующих в структуре оболочки трещин при механическом и ■термическом воздействии. Установлено, что применение новой технологии позволяет повысить треишноустойчииость КОФ в 1.15-1.2 раза по сравнении с базовой технологией.

5.Предложи системно-структурный анализ и иерархическая классификация КОФ, а также возможные способы управления качеством оболочек на каждом структурном уровне.

6.Впервые, определены значения абсолютных отклонений размеров отливок от номинальных размеров полости пресс-формы, на основе которых разгаботаны принципы конструирования пресс-форм для получения комбинированных моделей.

'/.Получены уравнения регрессии, описывающие формирование размерной точности и прочности КМ на основе которых построены расчетные номограммы для определения конструктивных параметров 'и прочностных свойств КМ.

8.Изучено на базе математического моделирования и экспериментальных исследований температурное поле системы "КМ - КОФ" пои выплавлении облицовочного слоя модели. При использовании КМ продолжительность выплавления уменьшается в 4-5 раз, по сравнению с выплавляемыми моделям«.

9.Предложена расчетная формула для определения максимальных абсолютных отклонений размеров отливок от размеров полости пресс-форм, что позволило разработать новый подход к проектированию оснастки для литья по удаляемым моделям.

Ю.Рааработана технология изготовления Н'Ф о использованием комбинированных моделей. Оточено, что прим-и^/ш»- ачрирокннной суспензии позволило снизите брак ао тремимам К'.и> нч и полу-

чить реальный годогпй мкономкч«'«кий ч^укт г сумм«-: ,<«.п тыс. рублей (по уровню цен на год;.

Основное содержание диоортгщии шигаию г- слелумадх печатних работах:

1.Евстигнеев А.И. , Оапченко И.Г.. Черномас В.В. и др. Флотационные явления при барботажном способе приготовления суспензии/,'По-вертенствование технологических процессов при производстве-отливок.- Омск, 1987.-С. 62-64.

2.Евстигнеев A.M., Черномас П.В., Петров В.В. и др. Повышение живучести безрастворительных этмлсадикатных суспензий//Повышение эффективности литейного производства.- Омск.. 19S9.-C.44.

».Евстигнеев А.И., Черномас В.В., Петров В.В. и др. Особенности приготовления безрастворительных этилсиликатннх суспензий//Прогрессивные методы получения отливок,- Горьки», 1989. - С.62-63.

4.Кабалдин Ю.Г., Евстигнеев А.И., Черномас В.В. и др. О способе определения трещиноустойчивости оболочковых форм по выплавляемым моделям//Там же.-0.61-62.

5.Евстигнеев АЛ., Черномас В.В., Оапчечко И.Г. и др. Модель технологического процесса и установок приготовления связующих растворов и суспензий//Управление строением отлиеок и слитков/ГПК. -Горький, 1989.-С.95-101.

6.Евстигнеев А.И., Черномас В.В., Васин В.В. и др. Отработка и опыт освоения барботажной технологии приготовления этилеиликатных суспензий//Авиацнснная промышленность.- N6.-1990.- С.>ЭД-61.

".Евстигнеев А.И., Черномас В.В., Васин В.В. и др. Особенности оболочковых форм и отливок, пслученных на этилеиликатных суспензиях, приготовленных" Сарботаяшым способом//Авиационная промышленность,- N7.-1990.- С.70-71.

3.Евстигнеев А.И., Петров В.В.. -Черномас В.В. и др. Использование отходов гальванического производства пр^Изготовлении оболочковых форм по выплавляемым моделям//Управление строением отливок и слитков.-Нижний Новгород, 1991.-С.72- 75.

9.Евстигнеев A.M., Черномас В.В. , Петров В.В. и др. Иерархия структур к качество оболочковых форм по выплавляемым моделям// Изв. вузов. Чер. металлургия.- 1992.-N2.-С.74-77.

10.А.с.1712059 СССР. В 22 С 5/04. Способ подготовки установки для приготовления, нанесения и хранения керамической суспензии/ А. И. Евстигнеев, В.В.Черноиас и др.- N4465182/02; Заявл. 19.05.8=!; Опубл. 1992. Вш.Ш.

11.Шинский О.И., Черномас В.В. Особенности получения комбинированных молелен для объемяозамкнутого формообразсваний//Прпгрессив-ны'"1 ri'Viiivio'-wirrK-p'- процессы в литейном производстве. -Хабаровск, I!.-'.'.! УР- !

12.Шинский о.л., Чг-1 нс»мас В.В. Матс'маа'ичеькал модель формирования размерной точности кшоииированиих моделей//Лути повышения качества и экономичности литейных процессов.- Одесса, 1992.- 0.33.

13.Шинг'.кий О.И., Черномас В.В. Выбор оптимальной конструкции комбинированных пенопалчстироловых шделей//11рогрессивные литейные технологии и ми"ери:иш. - Имев, 1092.-0.18-13.

14.Черномас В.Б. Прочность комбинированных моделей для литья по удаляемым моделям//Наукоемкие технологии и проблемы их внедрений на машиностроительных и металлургических предприятиях Дальнего Востока.- Комсомольск-на-Амуре, 1994..'- 0.123-124.

15.Черномас В.В. Методика определения размерной и геометрической точности удаляемых моделей//Наукоемкие технологии и проблемы их внедрения на машиностроительных и металлургических предприятиях Дальнего Востока.- Комсомольск-на-Амуре, 1994.-, 0.16-17.

16.Черномас В.В., Шинский О.И. Математическое моделирование тепловых процессов при выплавлении комбинированных моделей//Науко-емкие технологии и проблемы их внедрения на машиностроительных и металлургических предприятиях Дальнего Востока.- Комсомольск- на- Амуре, 1994.- С.13-1а.

Автор выражает глубокую признательность всем сотрудникам отдела литых етеклокристаличееких материалов и огнеупоров Института

проблем литья АН Украины за оказаную помощь при выполнении диссертационной работы.