автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Разработка компьютерных моделей в САПР литья под низким давлением

п

4'■»•*■

На правах рукописи

Радгударзи Татьяна Алексеевна

РАЗРАБОТКА КОМПЬЮТЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ В САПР ЛИТЬЯ ПОД НИЗКИМ ДАВЛЕНИЕМ

Специальность 05. 16. 04. - "Литейное производство"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

С. -Петербург - 1998

Работа выполнена в Санкг - Петербургском государственном техническом университете на кафедре физико-химии литейных сплавов к процессов.

Научный руководитель:

канд. техн. наук, проф. В.М Голод.

Официальные оппоненты:

дохт. техн. наук, проф. М.А.Йоффс, канд. техн. наук. А-ЮЛипчинский.

Ведущая организация: ОАО «Балтийский завод», г.С'анкт-Петербург.

Защита состоится " C(rK&D/jJ2> ]998г. б _ часов на

заседании диссертационного совета Д 063.38.08 в Санкт-Петербургском

государственном техническом университете

по адресу: 195251, г, С.-Петербург, ул. Политехническая, 29, СПбГТУ,

химический корпус, ауд. 53.

С диссертацией мсашо вшйишьсв в фундаментальной библиотеке СПбГТУ.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью организации, просим направлять по указанному выше адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета Д 063.38.08. .

Автореферат разослан \ 993г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 063.38.08

докт. техн. наук, проф. .Д Г. С. Казакевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Современный этап развития САПР литейной технологии, связанный с интенсивной разработкой интегральных детерминированных моделей литейных процессов и использованием мощных ПЭВМ, имеет важное значение для интенсификации технологических разработок и повышения их качества. В работе рассмотрен круг взаимосвязанных задач, лежащих в основе САПР литейной технологии, безотносительно к конкретному виду литья и типу заливаемого сплава. Акцент был сделан на решении актуальных вопросов, возникающих при литье под низким давлением (ЛНД). Выбор такого объекта исследования при достаточно общей постановке задачи работы продиктован стремлением найти новые решения общих проблем, в течение целого ряда лет остающихся весьма важными в теории и практике производства отливок. К ним в первую очередь следует отнести задачу информационного обеспечения численных моделей в САПР, а в общем случае - обеспечения технологических расчетов достоверной информацией о физико-химических характеристиках литейных сплавов и процессе их равновесной кристаллизации.

Проведенный анализ публикаций свидетельствует, что в настоящее время не существует полного математического описания совокупности процессов, происходящих при формировании отливок, изготавливаемых методом ЛНД. Однако, обобщение экспериментальных и теоретических исследований, а также научные разработки кафедры физико-химии литейных сплавов и процессов СПбГТУ в области численного моделирования литейных процессов создают основу для получения достоверных представлений о гидравлических и гидродинамических параметрах заливки форм, интенсивности теплообмена и распределении температур в отливке при затвердевании и остывании, а также кинетики формирования литой структуры.

Выбор и количественное определение рациональных параметров литейной технологии при ЛНД позволяет предупредить образование ряда характерных видов брака отливок, а также снизить временные и материальные затраты на разработку, корректировку и принятие технологического решения.

Диссертационная работа проводилась при финансовой поддержке мэрии С-Петербурга по направлению «Машиностроение» за 1997г.(грант М97-3.4К-111) и Программы фундаментальных исследований в области машиностроения по разделу «Литейное производство» (код 55.15) за 1997-1998г.г.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ - на основе обобщения теоретических исследований и анализа экспериментальных данных сформировать концепцию и разработать методическое, алгоритмическое, программное и информационное обеспечение для базовых моделей САПР технологии изготовления отливок методом ЛИД с реализацией специализированного модуля САПР для решения комплекса задач;

• анализ процесса кристаллизации разной степени неравновесности и создание информационной базы по свойствам сплавов (темп выделения твердой фазы, критические температуры, теплоты кристаллизации, теплоемкости, коэффициенты распределения компонентов между фазами и т.д.);

• анализ движения расплава а также сопряженных тенлофизичсских и гидродинамических процессов под действием регулируемого давления в системе тигель-металлопровод-полость вентилируемой литейной формы с целью количественного описания и изучения характера заполнения формы;

• анализ образования газоусадочной пористости и зависимости плотности отливки от комплекса технологических и металлургических параметров, оказывающих влияние на характер затвердевания газосодержащего расплава в литейной форме;

• подбор рациональных технологических параметров с целью получения высококачественных отливок из алюминиевых сплавов на основе детерминированной диагностики проектируемого технологического процесса.

НАУЧНАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. В рамках совокупности разработанных моделей модуля САПР литья под низким давлением описан комплекс взаимосвязанных процессов формирования отливки с целью активного системного анализа взаимосвязи конфигурации отливки, параметров технологии и развития литейных дефектов, а также объективной сравнительной оценки альтернативных вариантов технологии, аккумулирующих ценный систематизированный опыт проектных разработок.

Разработанный комплекс численных моделей включает:

• термодинамическую модель многокомпонентных сплавов на основе алюминия, используемых при ЛНД, дающую численное представление процесса их кристаллизации при различной степени неравновесности с возможностью программной реализацией включения всей порождаемой при этом информации в разработанные численные модели литейных процессов;

• модель движения расплава под действием регулируемого перепада давления в системе тигель-металлопровод-полость вентилируемой литейной формы на основе уравнения Бернулли, условий неразрывности потока и уравнений газодинамики, описывающих изменение давления на зеркале расплава в тигле установки и в полости формы;

• модель гидродинамики на основе уравнений Навье -Стокса и неразрывности, решаемых для двухмерной области в декартовых и цилиндрических координатах с целью анализа циркуляции расплава при заливке и

количественной опенки распределения скоростей по сечению отливки, а также профиля свободной поверхности расплава;

• модель образования газоусадочной пористости на основе уравнений состояния водорода о жидком и кристаллизующемся расплаве при фильтрации жидкой фазы в зоне затвердевания отливки.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. В результате выполнения работы:

• накоплен оригинальный набор данных по физико-химическим характеристикам многокомпонентных сплавов АЛ2, АЛ4 и АЛ9, их зависимости от температуры и содержания компонентов сплава, в связи с чем обеспечено существенное уточнение расчетов, корректно отображающих особенности поведения промышленных сплавов при формировании фасонных отливок в условиях, максимально приближенных к реальным;

• разработано программное обеспечение для численного моделирования процесса течения металла в системе тигель-металлопровод-полость вентилируемой литейной формы, обеспечивающее возможность расчета гидравлических параметров процесса заполнения формы заданной конфигурации и дающее возможность регулировать характер заполнения формы при нарастании рабочего давления, обеспечивая отсутствие таких явлений как фонтанирование, разбрызгивание струи, захват ею газовых включений и окисной плены с зеркала расплава;

• разработана методика и программное обеспечение для компьютерного анализа, детерминированной диагностики проектируемой технологии с целью прогноза образования плен и газоусадочной пористости в зависимости от условий заполнения формы и затвердевания отливки, выбора рационального режима нарастания рабочего давления.

Результаты работы успешно использованы в учебном процессе СПбГТУ

при подготовке инженеров-литейщиков и магистров по направлению

«Металлургия», а также для анализа и предупреждения брака отливок в ОАО

«Балтийский завод».

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ ПА ЗАЩИТУ:

1. Концепция САПР ЛНД, построенной на основе системы физико-химических моделей, описывающих процессы, протекающие при формировании отливки, для разработай технологии и анализа условий получения качественных отливок.

2. Базовая термодинамическая модель литейного алюминиевого сплава для количественного описания процесса кристаллизации с учетом реаньной степени неравновесности, позволяющая обеспечить технологические расчеты достоверной информацией о его физико-химических характеристиках, зависящих от температуры и исходного состава.

3. Гидрогазомеханическая модель, описывающая процесс ЛНД со специфическими режимами заполнения формы, позволяющая проанализировать условия возникновения дефектов, вызванных

особенностями заполнения и циркуляции расплава. 4. Математическая модель формирования газоусадочной пористости в отливках

из сплавов на основе алюминия. ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертации опубликовано 3 статьи. Материалы диссертации докладывались на научно-методическом семинаре «Перспективные CAD/'CAM/CAE-технологии в высшей технической школе» (Казань, 1997), научно-технической конференции «Фундаментальные исследования в технических университетах» (Санкт-Петербург, 1998). СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, списка литературы и приложений. Материалы работы изложены на 121 страницах машинописного текста, содержат 15 таблиц, иллюстрированы 60 рисунками. Список литературы содержит 111 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении раскрыта актуальность темы диссертационной работы, представлены научная новизна, практическая ценность работы и положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведена концепция, представлены характерные особенности и возможности интегрированных систем автоматизированного проектирования САПР литейной технологии (ЛТ).

Анализ ЛТ представляет собой систему расчетных процедур, необходимых для оценки качества технологической разработки. В работе на основании литературных источников рассмотрены основные закономерности, положенные в основу анализа и расчета процессов, протекающих в сложной динамической системе установки ЛНД.

Большая часть раздела посвящена сравнительному анализу существующих методик расчета параметров гидравлического режима в приложении к рассматриваемому типу технологического процесса. Рассмотрены основные дефекты отливок, возникающие при ЛНД, и дан обзор существующих моделей, описывающих механизм их образования. Обоснована необходимость количественного учета влияния технологических параметров на процесс формирования отливок с использованием ЭВМ. Показано, что информациошгое обеспечение технологических расчетов и численного моделирования в САПР является сложной задачей в силу отсутствия достоверных количественных данных о конкретных материалах, в том числе о промышленных сплавах и соответствующих диаграммах состояния. Установлено, что без корректировки приводимых в литературе экспериментальных данных по физико-химическим характеристикам сплавов не может быть осуществлена высококачественная адаптация математических моделей, входящих в САПР ЛНД, к реальным условиям формирования отливки. В заключительной части раздела формулируется постановка задачи.

Вторая глава посвящена построению в соответствии с теорией регулярных растворов по данным о ряде бинарных и тройных систем термодинамической модели системы сплавов Л1-51 с добавками магния и меди, являющейся базой для информационного обеспечения основных этапов технологического анализа процессов формирования отливки при ЛНД.

Термодинамическая модель конкретного литейного сплава системы, базирующаяся на фундаментальной физико-химической характеристике -энергии Гиббса фаз рассматриваемой системы, дает возможность рассчитать с необходимой точностью параметры численных моделей, включающих эти характеристики - величину его температурного и концентрационного интервала затвердевания, ход и темп кристаллизации, коэффициенты распределения элементов, его тепловые характеристики (теплоемкость, энтальпия, теплота кристаллизации фаз, характерных для полученного хода кристаллизации сплава) в зависимости от температуры и состава.

Для описания мольной энергии Гиббса фазы Ф используют аппроксимацию оптимизированных экспериментальных данных в зависимости от х; - атомной доли компонента 1 выражением следующей структуры:

г"£> 0/^Ф . , К/-1Ф ,,ч

= 2д ^ + , (1)

где энергия Гиббса чистого компонента 1 в соответствующей

модификации Ф; ''0° - идеальная компонента энергии смешения; 'О'Ц-избыточная энергия Гиббса, учитывающая взаимодействие между компонентами сплава, которая представляется полиномом Редлиха-Кистера, изменяющим вид в зависимости от природы фазы.

При равновесии многокомпонентной гетерогенной системы равенство химических потенциалов каждого ¡-того из т компонентов во всех сосуществующих п фазах = = = выражается через парциальную

мольную энергию Гиббса О, в фазе Ф:

Парциальная энергия Гиббса базового компонента (г=1) п-компонеитной системы в фазе Ф описывается уравнением:

где суммирование производится по всем компонентам кроме основы сплава,

—ч>

находящимся в растворе, От - парциальная мольная энергия Гиббса в фазе Ф. Решение системы уравнений (2) и (3), разработка соответствующих алгоритмов и их программная реализация выполнены совместно с К.Д.Савельевым. Результаты расчетов дают составы сосуществующих в равновесии фаз при

данной температуре и давлении, т.е. позволяют рассчитать оинарные диаграммы состояния, а также политермические псевдобинарные разрезы многокомпонентных диаграмм состояния, показывающие влияние добавок-магния и меди в систему Al-Si, а также поверхности ликвидуса тройных систем Al-Si-Mg и Aí-Si-Cu, знание которых необходимо при анализе и расчете кристаллизации многокомпонентных сплавов.

На основе численных экспериментов произведен анализ хода кристаллизации для сплавов АЛ2, AJI4 и AJI9 (рис.1) при разной степени неравновесности процесса, которая зависит от условий охлаждения, определяющих расстояние между осями второго порядка в дендрите di и локальную продолжительность затвердевания т> Оценка неравновесности кристаллизации осуществляется на основе величины диффузионного критерия

Фурье b'aD = -—-г1- (Di - коэффициент диффузии в твердой фазе) для данных "/

условия охлаждения:

• если Foo» 1, то принимается, что диффузия легирующих элементов в ос-фазе протекает мгновенно и кристаллизация проходит по равновесной схеме;

• если h'oD«\, то диффузией в твердой фазе можно пренебречь (модель нормальной неравновесной кристаллизации Шейля):

(4)

где xf - текущий состав жидкости по элементу i , принимаемый однородным; *х?1 - состав выделяющейся твердой фазы на поверхности раздела; /Ф1-атомная доля выделившейся к данному моменту твердой фазы; dxf - изменение состава жидкости, вызванное снижением температуры и соответствующим выделением твердой фазы;

• если 0<J'b/¡< I, то кристаллизация протекает с учетом реальной диффузии элементов, зависящей от температуры (так называемая модифицированная модель Шейля):

(l-f®)dxj' =x;'0-KIa"L)dflI>-Dr

V от

ф

df

(5).

Го КР

Анализ результатов моделирования кристаллизации представленных сплавов, изучение их структур и приведенных в литературе экспериментальных данных позволяют сделать вывод о том, что для получения наиболее близкого к реальному изменения параметров кристаллизации необходимо рассматривать процесс как предельно неравновесный.

Расчет теплофизических характеристик сплава, их изменение в процессе кристаллизации и остывания базируется на фундаментальной характеристике -мольной энтальпии сплава Нпь которая выражается через мольную энергию

Гиббса системы Сд1;

/

Энергия Гиббса для системы, состоящей при данной температуре Т из п фаз, определяется по правилу аддитивности

Ф„1

где Ощ, [ф- энергия Гиббса, рассчитываемая согласно уравнению (1), и атомная доля фазы Ф соответственно. Мольная теплоемкость сплава с-ш, рассчитывается с использованием энергии Гиббса системы:

(8)

Представленные результаты расчета полной теплоты кристаллизации Окр (рис.2) и ее составляющих (теплоты выделения твердого раствора Qu и эвтектики Çbj в зависимости от положения сплава на диаграмме состояния показывают, что с повышением содержания кремния в силуминах изменяется скрытая теплота кристаллизации а-твердого раствора, поскольку теплота кристаллизации кремния (Ls, ~~ 1774кДж/кг) намного выше, чем у алюминия (¿(г 394кДж/кг). Изменение положения сплава на диаграмме состояния приводит к изменению ширины температурного интервала затвердевания (Тл -Тс) и соотношения количества фаз та и тэ, вследствие чего теплота кристаллизации изменяется не монотонно, обнаруживая тесную связь с положением границы предельной растворимости и эвтектической точки.

Данные о теплофизических характеристиках силуминов, опубликованные в различных источниках (табл.), обнаруживают систематические отличия, связанные с экспериментальными погрешностями, от значений, получаемых на основе термодинамического анализа, вследствие чего необходима корректировка теплофизических величин для промышленных сплавов, содержащихся в базах данных и инженерных справочниках.

Таблица

Теплофизические характеристики силуминов, применяемых при литье под

низким давлением

Сплав Основные легирзтощ ие %масс. т* К т„ К Окр, кДж/кг с, (при Т.,,), Дж/(кг К) с„ (при Тс). Дж/(кгК)

Si Mft расчет э кспер. расчет экспер. расчет экспер расчет экспер расчет экспер.

АЛ2 12 ■ 856 864 852 850 502,2 374 U10 1085 1352 1286

АЛ4 9 0,24 874 867 843 840 502,7 457 1126 1077 1371 1274

АЛ9 7 0,3 890 889 842 843 499,1 446 1139 1085 1380 1282

Рис.1 Кристаллизация сплава АЛ9 (7 масс.% 0,3 масс.% М£). Равновесные условия (/'Оо»1) - сплошные линии, неравновесные (Л>о«1) - пунктир, а,б - изменение состава; в - термическая кривая; г - ход кристаллизации

О 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Xs¡ %

Рис.2. Влияние положения на диаграмме состояния на теплоту кристаллизации бинарного сплава Al-Si.

Третья глава посвящена построению гидрогазомеханической математической модели, на основе которой решается как прямая задача динамики заполнения литейной формы расплавом, так и задача поиска режима изменения перепада давления (и факторов, определяющих скорость его нарастания) для обеспечения заданных параметров заполнения формы расплавом (поля скоростей и давлений, скорости подачи металла в форму и т.д.), определенных теоретическим расчетом или путем обобщения опытных данных, а также на основе гидродинамической модели, рассмотрены особенности характера движения расплава в системе тигель - металлопровод - полость литейной формы.

На основе системного анализа и оценки динамических членов основного уравнения, описывающего течение реальной вязкой жидкости - уравнения Навье-Стокса для условий ЛНД, установлено, что процесс можно считать квазистационарным, что позволяет при описании течения металла в тигле, металлопроводе и форме применять уравнение Бернулли для установившегося потока реальной вязкой жидкости, связывающее на разных этапах свободную поверхность расплава в тигле с сечением металлопровода и соответствующим сечением формы.

Движение расплава в металлопроводе и форме, описываемое уравнением Бернулли, происходит под действием разницы давлений воздуха над зеркалом металла в тигле и форме д Р. Нарастание давления в тигле установки происходит за счет натекания воздуха из сети, расход которого О через дроссель с сечением ^ описывается уравнением:

о = г.

1 2к [ Рс 1 Г/ \ 2/к г ч .

к - 1 V ч? с ) 1 рс) 1 рс j

(9)

где к=Ср/Су - отношение изобарической и изохорной теплоемкостей газа; Тс - проходное сечение дросселя; - удельный объем воздуха в сети; Рс> Рт - давление воздуха в сети и в камере над тиглем установки.

Давление воздуха над зеркалом металла в тигле рассчитывали на основе уравнения состояния идеального газа:

где М - молярная масса воздуха, К - газовая постоянная, Тт - температура воздуха в камере над тиглем и Ут - свободный объем камеры, занятый воздухом.

Давление в форме зависит от условий затрудненного истечения воздуха в атмосферу через вентиляционные каналы формы с учетом изменения площади вентиляционных каналов в результате их перекрытия расплавом и сокращения свободного объема формы по мере ее заполнения движущимся расплавом:

(п-1)/(2п)

(п -1)/2 1

2 V

- I

■ф, й т =

с-«Н'о ^'фо В'фО

,(11)

где Г, и ^ - площадь вентиляционных каналов, Уф; и Уф0 - свободный объем формы, Рф1 и Рф0 - давление воздуха в форме соответственно в моменты времени Т1 и т0; п=1,1..Л,4 - коэффициент политропы; \¥ф0 - первоначальный удельный объем воздуха в форме; <р, - коэффициент, определяемый по формуле:

На основе представленной математической модели:

• проводится анализ характера режима заливки форм (рис. 3) под действием рабочего давления, изменяющегося в соответствии с принятым в технологии закону;

• с помощью термогидродинамического моделирования (описанного в четвертой главе), использующего в качестве входных данных результаты гидрогазомеханической моделирования, осуществляется анализ получаемого харакгера заполнени я с целью прогнозирования образования дефектов типа неслитин и плена, определяются оптимальные гидродинамические параметры заполнения формы расплавом, обеспечивающие, с одной стороны, достаточно спокойное плавное и, с другой, быстрое без снятия перегрева расплава заполнение формы;

• по результатам термогидродинамического моделирования вносятся коррективы в закон изменения перепада давления и соответственно подбор технологических параметров, от которых он зависит (сечения впускного отверстая и характер его изменения в процессе заполнения, а также систем вентиляционных каналов с различной площадью сечения).

Сопоставление результатов численных экспериментов, проводимых с использованием построенной математической модели, с соответствующими им экспериментальными и расчетными данными, приведенными в литературе, позволили заключить, что гидрогазодинамическая модель адекватно описывает процессы в системе тигель-металлопровод-полость вентилируемой формы при

В четвертой главе рассмотрена методика и излагаются особенности определения оптимальной скорости заполнения формы на основе модели, описывающей совместное решение тепловой и гидродинамических задач.

Качество будущей отливки в значительной мере определяется скоростным режимом движения потока. На основе анализа литературных данных и результатов численного моделирования процесса заливки осуществлен анализ заполнения формы с целью проверки условий отсутствия фонтанирования расплава, сохранения сплошности потока, предупреждения занесения плены в тело отливки и преждевременной остановки расплава:

<Р

(к + 1 )/к

2к / (к - 1) ■ (12)

лнд.

р, МПа н, мм

-3,125

3,120 100

-0,115

-0.110 50

-0,105

-0,100

; IV: : /

И чт

т

II

/ \ Н1

ао ц2 аб ав 1,0 1,2 V? \е т. с

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 с

Рис.3.Динамика изменения параметров при заливке полости формы методом литья под низким давлением, полученная в результате гидрогазомеханического моделирования. АР - перепад давления; Ртаг,Рфор - давление воздуха над зеркалом расплава соответственно в тигле и форме; итиг,ифор,иМет" скорости течения металла соответственно в тигле, форме и металлонроводе

0 2 4 6 8

а) - Пг»Ргщ

б) - Рг«¥гщ,

16 1« 20 24

Рис.4. Динамика заполнения полости формы, полученная в результате гидродинамического моделирования.

Опер Уопт ¿тт (Офакт, Цдая, ■ (13)

Рядом исследователей (Г.П.Борисовым, В.К.Шнитко, В.В.Чистяковым, Б.С.Чуркиным и др.) сформулированы критические скорости заполнения формы для соблюдения вышеперечисленных условий в виде эмпирических формул, включающих основные параметры технологии. При этом не учитывается комплекс локальных характеристик и факторов, влияющих на процессы, происходящие в различных участках формы, в связи с чем традиционно диагностика технологических решений базируется на сопоставлении скорости поступления расплава в форму ио с критическими значениями скоростей, соответствующими условиям возникновения различных видов дефектов.

В работе произведена оценка условий фонтанирования расплава на начальных стадиях заполнения полости формы на основе значения критерия

Фруда /<> = где о - локальная скорость заполнения формы, £ - характерный

размер полости формы. Если /<>»/•>,,„ то интенсивность фонтанирования расплава достаточно велика, если Рг«Ргкр расплав будет входить в форму спокойно. Для более точного прогноза характера заполнения проводится численный анализ по гидродинамике расплава с расчетом профиля свободной поверхности в полости формы.

Дифференциальное уравнение, описывающее процесс распространения тепла в движущейся жидкости без учета внутренних источников тепла, отражает процессы теплообмена теплопроводностью и конвекцией в виде уравнения Фурье:

81 + = аУ<, (М)

дъ

где I - температура, т - время, о = - вектор скорости, г = (х,у,г) -

пространственные координаты, а= Л - коэффициент температуропроводности.

с-р

Уравнение движения несжимаемой вязкой жидкости Навье-Стокса записывается в виде:

^ + = + (15)

где 8 = (8х^у,8!) - компоненты вектора ускорения свободного падения, р,. -среднее значение плотности расплава, V - кинематическая вязкость расплава, /> - коэффициент объемного термического расширения металла, г - температура окружающей среды, Р - избыточное давление, равное разности давления в данной точке и гидростатического давления.

На рис. 4. представлены результаты серии расчетов режима заполнения полости литейной формы, характерного для ЛНД, с целью определения оптимальной скорости в литнике, при которой не возникает фонтанирование

расплава. В случае, представленном на рисунке (4,а), поднятие столба металла

14

до определенной высоты происходит за счет большой вертикальной составляющей скорости. С течением времени равномерно нарастающее давление в столбе металла приводит к уменьшению вертикальной и увеличению напорной горизонтальной составляющей скорости, в результате чего уменьшается высота столба металла и режим фонтанирования переходит в режим растекания. Таким образом, на основе численных экспериментов определяется максимальная скорость заполнения, не приводящая к фонтанированию расплава (рис. 4,6), и оценивается критическое значение критерия Фруда /тхт,.

Произведен анализ условий захвата окисной плены, формируемой в объеме отливки за счет образования замкнутой циркуляции расплава и вихревых зон на ее периферии. Плена объемом 1Уи испытывает действие архимедовой /■;., = (рж - рп) % и центробежной = \\'пагКр сил. Если /'д>/7,!, то

плена плотностью />„ и эффективным радиусом гп всплывает и выносится расплавом плотности рх на поверхность и далее в прибыль. Если /''Л</;ц, то плена увлекается вихревым потоком радиуса Я и угловой скоростью а> и остается в теле отливки. Входящие в выражения для расчета сил параметры вихря о) и II оцениваются по результатам совместного решения уравнения (14) и (15), определяющего расположение , размеры и интенсивность циркуляции в вихревых зонах.

Установленное рядом исследователей экспериментально влияние температуры формы на характер потока при заполнении полости формы, как показано в работе, связано с процессами приповерхностной термогравитационной конвекции расплава, вызывающей образование вихрей на периферийных участках отливки.

Совместное решение уравнений (14) и (15) позволяет также оценить условия образования таких дефектов, как недолив, являющихся следствием снятия перегрева и преждевременной остановки расплава, определяя минимальную допустимую для данных условий скорость заполнения металлом ПОЛОСТИ формы Опер.

Результаты моделирования гидродинамических и тепловых процессов с целью нахождения оптимальной скорости заполнения, удовлетворяющей неравенству (16), показали высокую сходимость с экспериментальными данными для отливок различной конфигурации, изготавливаемых не только ЛНД, но и в условиях гравитационной заливки.

Пятая глава посвящена изучению условий и механизма образования газоусадочной пористости при затвердевании алюминиевых сплавов, являющейся одним из распространенных дефектов отливок, возникающих в том числе и при ЛНД. С этой целью в работе:

• выяснено влияние различных факторов на растворимость водорода в штюминиевых сплавах;

• оценено парциальное давление водорода, необходимое для образования

газовых пор;

• изучена взаимосвязь и взаимное влияние между пористостью газового и усадочного происхождения;

• построена математическая модель образования газоусадочной пористости в алюминиевых сплавах;

• рассмотрено влияние различных технологических и металлургических факторов на развитие пористости в отливках из алюминиевых сплавов, а также предложены меры по ее предупреждению.

При моделировании процесса формирования газоусадочной пористости на базе решения сопряженных задач теплообмена отливки с формой (уравнение Фурье) и задачи кристаллизации, отягощенной расчетом теплофизических характеристик сплава в каждый момент времени, рассмотренной во второй главе, рассчитывается распределение температуры, а также размеры и расположите зоны затвердевания и доля жидкой фазы . На основе полученных данных проводится оценка локального соотношения фильтрационного потока Чф и расхода расплава q6 , компенсирующего со скоростью и усадку е фазового перехода. При Чф<яе образуется усадочная пористость объемом К,

^ = 06)

от <7 г

заполняемая диффундирующим в поры водородом. При Чф^Чи падение давления Р в зоне затвердевания с проницаемостью к оценивается фильтрационным уравнением:

4= (17)

и вызывает понижение растворимости водорода 5 в остаточном расплаве:

08)

где Ро - атмосферное давление, и, а - динамическая вязкость и поверхностное натяжение расплава, г0 - радиус образующихся пузырьков, г„ АН -

энтальпия растворения водорода, И,- - универсальная газовая постоянная. Падение растворимости по ходу кристаллизации связано не только с падением давления в фильтрующемся расплаве, но также с уменьшением количества жидкой фазы и со снижением температуры расплава (19). По мере кристаллизации происходит обогащение расплава водородом, так как растворимость водорода в жидком алюминии намного выше, чем в твердом. При [Нь] > 5 (рис. 5) происходит выделение пузырьков радиусом го , суммарный объем которых определяется уравнением массового баланса:

(Я +2 а/гп)У*„

[Я»] = + [«,](!-Л)+ --¿р—С19)

где /74/. [Н*! - концентрация водорода в жидкой и твердой фазе, -суммарный объем образующихся газоусадочных пор.

'.Но =0,20

0,10

0,05

r(h мкм

Р,МПа 100 50

0,2 a б

0,8 в г

____—

".....в i i • ■ • •

ае 0,8 f

О

Рис.?

Vn,%

2,5 2,0 1,5 1,0 0,5

О 2 4 6 8 Sí, масс%

Рис.6. Зависимость пористости от состава сплавов Al-Si,

газосодержания расплава и скорости охлаждения во время кристаллизации отливки, точки - экспериментальные данные

--------- сухая песчаная форма при 20°С, т3 ~ 9мин;

- чугунный кокиль при 20°С, х-л 0,9мин;

L

Разработанная модель позволяет исследовать кинетику образования газоусадочной пористости по ходу затвердевания сплава, оценить распределение пористости по сечению отливки, изучить влияние различных технологических факторов (газонасыщенности расплава [Но /, состава сплава, условий затвердевания и т.д.) на формирование газоусадочной пористости (рис.6) и определить область значений изменения этих факторов, при которых обеспечивается получение качественных отливок без пористости. В частности, результаты расчета по построенной модели показывают, что увеличение внешнего давления над расплавом подавляет развитие газоусадочной пористости, что особенно важно при ЛИД, где есть возможность поддерживать давление над расплавом в форме на достаточно высоком уровне.

Сопоставление результатов серии численных и натурных, представленных в литературе, экспериментов показывает, что предложенная модель с достаточной степенью достоверности описывает процесс формирования газоусадочной пористости в отливках из силуминов и может в составе САПР использоваться для оценки разработанной технологии и ее корректировки. Шестая глава посвящена практическому применению результатов работы. С использованием предложенных в работе моделей производился расчет гидродинамики заполнения серии отливок ответственного назначения ОАО «Балтийский завод» («Ступица - Вал», «Ступица винта» и др.) из алюминиевой бронзы БрАЖНМц 9-4-4-1 по различным вариантам технологии с целью диагностики и предупреждения брака по пленам. Изучались картина циркуляции расплава, участки образования вихрей и условия, при которых степень их развития может быть существенно уменьшена. На основе результатов численного моделирования неизотермического процесса заполнения форм расплавом внесены изменения в технологию изготовления ряда отливок. Результаты механической обработки отливок свидетельствуют, что разработанные рекомендации позволяют избежать образования дефектов типа плен за счет управления гидродинамическим режимом заливки. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.

1. На основе разработанной термодинамической модели многокомпонентных сплавов типа силумина (А1-81-Х„ Хг-Си,М%), описывающей фазовые равновесия в системе при кристаллизации, исследовано изменение состава и количества фаз при переходе из жидкого состояния в твердое и получены количественные данные о физико-химических параметрах диаграмм состояния и теплофизических характеристиках сплавов при кристаллизации, в жидком и твердом состоянии в зависимости от температуры и состава сплава. Сопоставление результатов моделирования кристаллизации технических сплавов при условиях теплоотвода, характерных для ЛНД, показывает, что их наиболее адекватное описание

О т

соответствует нормальной неравновесной кристаллизации (—).

2. Разработанная гадрогазомеханическая модель заполнения вентилируемой литейной формы при ЛНД с учетом заданных параметров газового режима и установок ЛНД представляет процесс заполнения литейной формы при ЛНД как стационарный. Ход процесса контролируется разностью независимых давлений над тиглем и в полости формы, т.е. определяется регулируемыми условиями подачи воздуха в камеру установки и истечения воздуха через систему вентиляции.

3. Исследование циркуляции расплава в полости литейной формы на основе термогидродинамической модели свидетельствует, что вследствие замедленного течения расплава с числами Рейнольдса Не !500-3000 в полости формы развиваются сопряженные процессы вынужденной (вблизи устья металлопровода) и естественной конвекции, формирующей в периферийных участках отливки застойные зоны вихревого характера.

4. Метод детерминированной компьютерной диагностики на основе предлагаемой в работе сопряженной тепловой и гидродинамической численной модели позволяет вскрыть механизмы различных процессов, имеющих место при заполнении металлом полости формы, открывая возможности для построения современных математических моделей для прогноза и анализа широкого спектра литейных дефектов. Формирование дефектов типа окисных плен в алюминиевых сплавах предупреждаются при спокойном поступлении расплава в полость формы с числом Фруда ]<г«Нгкр^),060 в зоне интенсивной вынужденной конвекции, что предупреждает фонтанирование металла.

5. Модель формирования газоусадочной пористости в отливках из алюминиевых сплавов, описывающая совместное образование газовых пузырьков и усадочных пор, заполняемых газом, в фильтрационном потоке расплава, компенсирующего усадку при выделении твердой фазы в зоне затвердевания, показывает, что основными факторами, определяющими развитие пористости, является протяженность зоны затвердевания и начальное газосодержание расплава.

6. Перечисленные модели реализованы в форме программных модулей САПР ЛНД, реализующих в совокупности решение задач информационного обеспечения, моделирования и диагностики проектируемого технологического процесса формирования отливки.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Т.А.Желейко, В.М.Голод. «Литье под низким давлением» - прикладной модуль системы «Ро1уса5{» - «Ота)гоп». - IV Научно-методический семинар «Перспективные САТЭ/САМ/САЕ - технологии в высшей технической школе» Тезисы докладов. - Казань , 1997,.-С.50-52.

2. Т.А.Желейко, В.М.Голод. Исследование газодинамических и гидравлических процессов при движении расплава под действием регулируемого перепада давления в системе тигель - металлопровод - полость вентилируемой литейной формы. Сб.Современпые научные школы: перспеетивы развития.

часть!, С-Петербург, 1998, с.357-359.

3. Т.А.Желейко, В.М.Голод. Численное моделирование образования газоусадочной пористости при кристаллизации силуминов Материалы научно-технической конференции «Фундаментальные исследования в технических университетах», С-Петербург, 1998, с. 124-125.

ВВЕДЕНИЕ.%

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Сущность метода литья под низким давлением.

1.2. Структура САПР литейной технологии литья под низким давлением ^

1.3. Математические модели процесса движения расплава. .4. Диагностика режимов заливки.

1.5. Математические модели процесса образования газоусадочной пористости.'У

1.6. Постановка задачи.г.

2. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СПЛАВА.

2.1. МЕТОДИКА РАСЧЕТА

2.1.1. Условия равновесия в гетерогенной системе.^

2.1.2. Энергия Гиббса фаз сплава.'.

2.1.3. Термодинамический расчет фазовых равновесий

2.1.3.1.Равновесие твердой фазы переменного состава с жидкостью.

2.1.3.2.Расчет равновесия нескольких твердых фаз с жидкостью.

2.1.4. Расчет параметров затвердевания сплавов.

2.1.4.1.Затвердевание сплавов в равновесных условиях

2.1 Л.2.Затвердевание трехкомпонентных сплавов в неравновесных условиях.

2.1.4.3Модифицированная модель Шейля для неравновесной кристаллизации.

2.1.5. Термодинамический расчет тепловых характеристик сплавов.

2.2. РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ.У?

2.2.1. Расчет двойной диаграммы состояния Al-Si.в

2.2.2. Расчет политермических разрезов многокомпонентных диаграмм состояния систем Al-Si-Mg и Al-Si-Mg-Cu. f!.

2.2.3. Расчет поверхности ликвидус трехкомпонентных диаграмм состояния систем Al-Si-Mg и Al-Si-Cu.

2.2.4. Затвердевание сплавов.У в

2.2.4.1 .Бинарные сплавы системы Al-Si.ti®

2.2.4.2.Сплавы системы Al-Si-Mg.

2.2.5. Учет диффузии компонента в твердой фазе при кристаллизации.?.

2.2.6. Тепловые характеристики сплавов.

2.3. ВЫВОДЫ

3. ГИДРОГАЗОМЕХАНИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

3.1. МЕТОДИКА РАСЧЕТ А.

3.1.1. Подача воздуха в камеру низкого давления.У.?

3.1.2. Модель движения расплава по металл опроводу и в полости формы.

3.1.2.1 .Системный анализ течения металла для основных видов литья.

3.1.2.2,.Модель движения расплава па основе уравнения Бернулли.

3.1.3. Истечение газа через вентиляционные каналы формы

3.2. РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ

3.2.1. Оценка адекватности модели.

3.2.1.1 .Сравнение результатов численного моделирования и гидромоделирования.4Р

3.2.1.2. Численное моделирование заливки сплава АЛ9 .Я! 3.2.1.3.Оценка влияния технологических параметров по результатам численного моделирования.

3.2.2. Пример расчета режима заполнения полости формы.

3.3. ВЫВОДЫ

4. ДИАГНОСТИКА РЕЖИМОВ ЗАПОЛНЕНИЯ

4.1. Задачи детерминированной диагностики .^Р^

4.2. Критерии диагностической оценки процесса течения металла./0^

4.3. Термогидродинамическая модель.

4.4. Условия возникновения фонтанирования.

4.5. Окисная плева.

4.6. Продолжительность заполнения.^^

5. ФОРМИРОВАНИЕ ГАЗОУСАДОЧНЫХ ПУСТОТ

5.1. МЕТОДИКА РАСЧЕТА.Л.2С

5.1.1. Механизм образования газоусадочной пористости.

5.1.2. Растворимость водорода в жидком алюминии и алюминиевых сплавов.

5.1.3. Давление водорода в растущем газовом пузыре .г1.^

5.1.4. Оценка радиуса образующихся газовых пор.Л

Современный этап развития САПР литейной технологии, связанный с интенсивной разработкой интегральных детерминированных моделей литейных процессов и использованием мощных ПЭВМ, имеет важное значение для интенсификации технологических разработок и повышения их качества. В работе рассмотрен круг взаимосвязанных задач, лежащих в основе САПР литейной технологии, безотносительно к конкретному виду литья и типу заливаемого сплава. Акцент был сделан на решении актуальных вопросов, возникающих при литье под низким давлением (ЛНД). Выбор такого объекта исследования при достаточно общей постановке задачи работы продиктован стремлением найти новые решения общих проблем, в течение целого ряда лет остающихся весьма важными в теории и практике производства отливок. К ним в первую очередь следует отнести задачу информационного обеспечения численных моделей в САПР, а в общем случае - обеспечения технологических расчетов достоверной информацией о физико-химических характеристиках литейных сплавов и процессе их равновесной кристаллизации.

Проведенный анализ публикаций свидетельствует, что в настоящее время не существует полного математического описания совокупности процессов, происходящих при формировании отливок, изготавливаемых методом ЛНД. Однако, обобщение экспериментальных и теоретических исследований, а также научные разработки кафедры физико-химии литейных сплавов и процессов СПбГТУ в области численного моделирования литейных процессов создают основу для получения достоверных представлений о гидравлических и гидродинамических параметрах заливки форм, интенсивности теплообмена и распределении температур в отливке при затвердевании и остывании, а также кинетики формирования литой структуры.

На основе обобщения теоретических исследований и анализа экспериментальных данных задачей данной работы являлась формирование концепции и разработка методического, алгоритмического, программного и информационного обеспечения для базовых моделей САПР технологии изготовления отливок методом ЛНД с реализацией специализированного модуля САПР для решения комплекса задач: • анализ процесса кристаллизации разной степени неравновесности и создание информационной базы по свойствам сплавов (темп выделения твердой фазы, критические температуры, теплоты кристаллизации, теплоемкости, коэффициенты распределения компонентов между фазами и т.д.);

• анализ движения расплава а также сопряженных тегаюфизических и гидродинамических процессов под действием регулируемого давления в системе тигель-металлопро вод-полость вентилируемой литейной формы с целью количественного описания и изучения характера заполнения формы;

• анализ образования газоусадочной пористости и зависимости плотности отливки от комплекса технологических и металлургических параметров, оказывающих влияние на характер затвердевания газосодержащего расплава в литейной форме;

• подбор рациональных технологических параметров с целью получения высококачественных отливок из алюминиевых сплавов на основе детерминированной диагностики проектируемого технологического процесса.

В рамках совокупности разработанных моделей, формирующих модуль САПР литья под низким давлением, описывается комплекс сопряженных процессов формирования отливки с целью активного системного анализа взаимосвязи конфигурации отливки, параметров технологии и развития, литейных дефектов, а также объективной сравнительной оценки альтернативных вариантов технологии, аккумулирующих ' ценный систематизированный опыт проектных разработок.

Выбор и количественное определение рациональных параметров литейной технологии при ЛНД позволяет предупредить образование ряда характерных видов брака отливок, а также снизить временные и материальные затраты на разработку, корректировку и принятие технологического решения.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ На основе разработанной термодинамической модели многокомпонентных сплавов типа силумина (Al-Si-Xi, X,-=-CufMg), описывающей фазовые равновесия в системе при кристаллизации, исследовано изменение состава и количества фаз при переходе из жидкого состояния в твердое и получены количественные данные о физико-химических параметрах диаграмм состояния и тенлофизических характеристиках сплавов при кристаллизации, в жидком и твердом состоянии, в зависимости от температуры и состава сплава. Сопоставление результатов моделирования кристшшзаши технических сплавов при условиях теплоотвода, характерных для ЛНД, показывает, что их наиболее адекватное описание соответствует тнормальной неравновесной кристаллизации i-1-—«}). а,"

2. Разработанная гидрогазомеханическая модель заполнения вентилируемой литейной формы при ЛНД с учетом заданных параметров газового режима и установок ЛНД представляет процесс заполнения литейной формы при ЛНД как стационарный. Ход процесса контролируется разностью независимых давлений над тиглем и в полости формы, т.е. определяется регулируемыми условиями подачи воздуха в камеру установки и истечения воздуха через систему вентиляции.

3. Исследование циркуляции расплава в полости литейной формы на основе термогидродинамической модели свидетельствует, что вследствие замедленного течения расплава с числами Рейнольдса Re ■--■■1500-3000 в полости формы развиваются сопряженные процессы вынужденной (вблизи устья металлопровода) и естественной конвекции, формирующей в периферийных участках отливки застойные зоны вихревого характера.

4. Метод детерминирован ной компьютерной диагностики на основе предлагаемой в работе сопряженной тепловой и гидродинамической численной модели позволяет вскрыть механизмы различных процессов, имеющих место при заполнении металлом полости формы, открывая возможности для построения современных математических моделей для прогноза и анализа широкого спектра литейных дефектов. Формирование дефектов типа окисных плен в алюминиевых сплавах предупреждаются при спокойном поступлении расплава в полость формы с числом Фруда Fr«FrKpM), 060 в зоне интенсивной вынужденной конвекции, что предупреждает фонтанирование металла.

62 потоке расплава, компенсирующего усадку при выделении твердой фазы в зоне затвердевания, показывает, что основными факторами, определяющими развитие пористости, является протяженность зоны затвердевания и начальное газосодержание расплава. 6, Перечисленные модели реализованы в форме программных модулей САПР ЛНД, реализующих в совокупности решение задач информационного обеспечения, моделирования и диагностики проектируемого технологического процесса формирования отливки.

1. Степанов Ю.А., Баландин Г.Ф., Рыбкин В.А., Технология литейного производства: Специальные виды литья. М.: Машиностроение, 1983. -287с., ил.

2. Шестаков Ы.В., Рускол В .И., Крупнов J1.H. Литье под регулируемым давлением в современных условиях. Литейное производство, 1993, №6, с,27.

3. Галди н Н.М., Черпега Д.Ф., Иванчук Д.Ф. и др. Справочник цветное литье: Справочник, М.Машиностроение, 1989. -528с.: ил.

4. Борисов Г.П. Давление в управлении литейными процессами Киев: Наук.думка, 1988. - 272с.

5. Smith R.A., Wilkins P.S.A. Niederdruck-Sandduss-F.ifahrungen mit einem neuen Prozess. //Giesserei praxis, 1987, №17, s.247-252.

6. Шей ко В.И., Дорошенко B.C. Литье под низким давлением крупногабаритных гидроплотных деталей. Литейное производство, 1990, №6, с. 13-14.

7. Чуркин Б.С. Расчет оптимальных параметров заливки форм под регулируемым перепадом давлений/ Литейное производство, 1988, 1, 24-25

8. Борисов Г.П. Математическая модель движения расплава в системе «тигель металлопровод - форма» при литье под низким давлением/ Литейное производство, 1981,12.

9. Шнитко В.К. Основные технологические параметры процесса получения тонкостенных отливок под низким давлением и их определение/ Процессы литья, 1991,4,48-52.

10. Голод В.М. и др. Автоматизированное проектирование технологии изготовления чугунных отливок в станкостроении. -Л., ЛДНТП 1990.

11. Голод В.М. и др. Тенденции и принципы интеграции САПР литейной технологии. Сб. Автоматизированное проектирование и управление качеством отливок. Л., ЛДНТП, 1991, с. 6-10.

12. Голод В.М. и др. Системный анализ процесса формирования отливки (прикладные аспекты). Литейные материалы, технологии и оборудование. Сб.трудов ЦНИИматериалов, вып. I - СПб., 1995 - с.26зо:

13. Бахиркин АЛ., Голод В.М и др. Интеграция средств анализа и синтеза в САПР литейной технологии,- Литейное производство, 1994, N 10-11, с.54.

14. Гофман Э.Б., Чуркин А.Б., Шабалин А.Ю. Опыт п рое кти ро ва н и ятехнологии с помощью ЭВМ при литье под регулируемым давлением. / Литейное производство. 1990, №10, 20-21.

15. P.R. Sahm, P.Stojanov, A.Buhrig-Polazek. Casting of High Quality Cast Parts by the Gas Counter-Pressure Casting Process Using Numerical Simulation. Part II: Numerical Simulation. // Journal of Material Science and Technology, 1997, v5, 3, pp.29-35.

16. P.R. Sahm, P.Stojanov, A.Buhrig-Polazek. Casting of High Quality Cast Parts by the Gas Counter-Pressure Casting Process Using Numerical Simulation. Part III: Experiments. // Journal of Material Science and Technology, 1997, v5, 4, pp.3-13.

17. Janko B. Arsov. Participation of the Institute of Metal Science in the COPERNICUS Joint Research Program for the Study of the Counter Pressure Casting Method. // Journal of Material Science and Technology, 1996, v4, 2, pp.3-12.

18. Jordan R. Popov. Numerical Simulation of a Counter Pressure Casting Process with MAGMASOFT // Journal of Material Science and Technology, 1996, v4, 2, pp. 13-23.

19. I.H.Katzarov. A Space-Time Finite Element Analysis of Free Surface Flow Problem. // Journal of Material Science and Technology, 1996, v4, 2, pp.2430.

20. Georgi E.Georgiev. One Approach for Solution of Inverse Heat Transfer Problems in Systems with Phase Transition and Complex Geometry. // Journal of Material Science and Technology, 1996, v4, 2, pp.31-3 8.

21. Rosiza Kovacheva, Georgi Bachvarov, Radka Dafinova, Rumjana Lazanova. Influence of the Counter Pressure Casting Conditions on the Microstmctural Characteristics of AlSiVMg Castings. // Journal of Material Science and Technology, 1996, v4, 3, pp.42-56.

22. Ivaylo Katxarov, Pejo Stroganjv. Mathematical Modelling of Porosity Formation in Axi-Symmetric Castings Produced by the Counter-Pressure Casting Method. // Journal of Material Science and Technology, 1996, v4, 3, pp. 14-22.

23. Р.Р.Чугаев. Гидравлика: Учебник для вузов. Энергоиздат, Ленинградское отделение, 1982.

24. Ф.В.Недопекин. Математическое моделирование гидродинамики теп л ом accoi i ере н оса в слитках. Ижевск, 1995.

25. А.П.Огурцов, Ф.В.Недопекин, В.В.Белоусов. Математическое моделирование процессов переноса в слитках и отливках с учетом внешних воздействий. Днепродзержинск, 1997.

26. А.Ю.Липчинский. Совершенствование режимов заливки крупных стальных отливок на основе численного моделирования гидродинамических и тепловых процессов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Л ПИ. -Ленинград, 1989.

27. Степанов Ю.А., Гини Э.Ч., Соколов Е.А., Матвейко Ю.П. Литье тонкостенных конструкций. М.: Машиностроение, 1966. - 255с.

28. Уразбаев Б.К. Влияние гидродинамических параметров процесса литья под низким давлением на характер заполнения литейной формы./ Теплообмен между отливкой и формой. Высшая школа, Минск, 1967.

29. Уразбаев Б.К., Каюпов А.К., Гини Э.Ч., Степанов Ю.А. Некоторые стороны динамики процесса литья под низким давлением./ Новое в литье под низким давлением. Киев,1971,с.80-84.

30. Уразбаев Б.К., Майоров ВН., Годкин Ф.М., Степанов Ю.А. Исследование влияния характера нарастания давления в камере установке литья под низким давлением на течение расплава в форме./ Новое в литье под низким давлением. Киев, 1971,с.89-93.

31. Чуркин Б.С., Шумихин Г.П., Гофман Э.Б. Влияние площади вентиляционных каналов на характер и продолжительностьзаполнения металлических форм./ Изв. ВУЗов Машиностроение, 1981,5,109-113.

32. Майоров В Н. Динамика заполнения форм с использованием низкого давления/Литейное производство, 1980,4. 24-25.

33. Тихонравов Л.Ю., Шабалин А.Ю. Взаимное влияние газо- и гидродинамических процессов при литье под низким давлением/ Прогрессивные технологические процессы и подготовка кадров для литейного производства. Сб.научных статей, Свердловск, 1990,с. 173178.

34. Гофман Э.Б., Тихонравов Л.Ю. Взаимное влияние параметров при литье с противодавлением/ Прогрессивные технологические процессы и подготовка кадров для литейного производства. Сб. научных статей, Свердловск, 1990,с.151-158.

35. Шумихин Г.П. Математическая модель с предварительным вакуумированием формы. / Прогрессивные технологические процессы и подготовка кадров для литейного производства. Сб. научных статей, Свердловск, 1990,с.147-151.

36. Майоров В.Н., Кузнецов Б.Л., Нейштадт В.Я., Освоение технологии литья под низким давлением на КамАЗе/ Литейное производство, 1980, 5,21.

37. Кузин Л.А. Автоматизация проектирования технологических процессов литья под давлением и литья под низким давление. -Дипломная работа, СПбГТУ, С-Петербург, 1994.

38. Шнитко В.К., Иванова, Татьянченко, Голованченко, Особенности технологии литья под низким давлением/ Радиопромышленность, 1991,11.

39. Шнитко В.К. Течение расплава в форме при получении тонкостенных отливок под низким давлением/ Литейное производство, 1989, 11, 1920.

40. Гофман Э.Б., Шабалин А.Ю. Тепловые условия заполнения форм при литье под регулируемым давлением. / Прогрессивные технологические процессы и подготовка кадров для литейного производства. Сб. научных статей, Свердловск,1990,с.127-134.

41. Шнитко В.К., Исайчева, Мацкул, Структура потока расплава при заполнении форм тонкостенных отливок под низким давлением/ Процессы литья, 1990,1,53-57.

42. Чуркин Б.С., Кузьмин А.П., Матюшенко П.К., Шумихин Г.П., Гофман Э.Б. Кинетика затвердевания сплава АЛ9 при литье вакуумным всасыванием. Литейное производство, 1977, №6.

43. Шеневидько Л.К., Семенченко А.И., Шнитко В.К. Влияние газового давления на кинетику затвердевания отливок из алюминиевых сплавов. / Прогрессивные способы управления процессом формирования отливки. Сб.научных трудов. Киев, 1989, 86-91.

44. Семенченко А.И. Исследование эффективности поршневой допрессовки в условиях литья с заливкой под низки давлением и допрессовкой. Литье с применением давления. Сб. Научных трудов под ред. Г.П.Борисова. Киев, 1991, 28-34.

45. Явойский В.И., Явойский А.В. Научные основы современных процессов производства стали. М.: Металлургия, 1987. 184с.

46. Григорян В.А. и др. Физико-химические расчеты электросталеплавильных процессов. М., Металлургия, 1989.

47. Добаткин В.И. Непрерывное литье и литейные свойства сплавов. М., Оборонгиз, 1948, 150с. сил.58. 524. Вейник А.И. Расчет отливки. М., Машиностроение, 1964, 404 с.

48. Голод В.М. и др. Моделирование технологических процессов литья

49. Литейное производство, 1994, № 10/11, е. 48.

50. Hillert М., Stall an sson L.- L. Acta Cliem. Scand., 1970, v. 24,3618.

51. Голод В.М. и др. Анализ неравновесной кристаллизации на основе термодинамической модели многокомпонентного сплава.

52. Dinsdale А.Т. Calphad, 1991, vl5, №4, 317-425. (чистые элементы)

53. Lucas Н. L. et. al. Calphad, 1992, v. 16, № 1, 79-86. (Al-Si-Mg)

54. Ludecke D. Zeitschriii f. Metallkunde, 1986, 77, N7, 454-459. (Al-Si-Mg)

55. Sinn-Wen Chen, Ying-Yu Chuang, Y. Austin Chang, Men G. Chu. Metal. Trans., 1991, 22A, №12, 2837-2848. (Al-Cu)

56. Lucas H.L., Ansara L, Luoma R. Zeit. Metallk„ 1991, v82, N7, 574581 .(Cu-Mg)

57. Столович H.H., Миницкая 11.С. Температурные зависимости теплофизичееких свойств некоторых металлов. Минск, Наука и техника, 1975,160с.

58. Герасимов Я.И. и др. Курс физической химии. Т.1. М.: Химия, 1969.- 592

59. Савельев К.Д. Термодинамический анализ многокомпонентных сплавов на основе железа. Диссертационная работа на соискание степени магистра. СПбГТУ, С-Петербург, 1.998.

60. S. Gowri et. al. Effect of cooling rate on the solidification behavior of Al-7Si+SiC metal matrix composites. Met. Trans, 1992, v23A, 12, 33693376

61. Bo Simdman, Ibrahim Ansara, Calculation of Solidification Path for Multicomponent Systems./The SGTE Casebook Thennodynamics at Work- Materials Modelling Series. The University of Cambridge Department of Materials Science and metallurgy, 1996, pp.94-98.

62. Chen S.-L., Okffield W„ Chang Y.A., Thomas M.K.// Met. Mater. Trans. 1994. \25A, №7, pp.l525-1533.75. 5.18. Aluminum and aluminum alloys. ASM Jut. 1996.

63. Петров Д.А., Колачев Б.А., Неравновесная кристаллизация тройных сплавов. Труды МАТИ: Термическая обработка и свойства стали и легких сплавов, Москва, 1960, с. 117-130.

64. Неусгроев А.А. Расчеты кристаллизации двойных сплавов. Сб. Трудов МАТИ: Вопросы металловедения. Москва, 1961, 117-123.

65. Кругов В.И. и др. Техническая термодинамика М.: Высш. шк., 1991. - 384 е.: ил.

66. Ривкин С.Л. Термодинамические свойства газов: Справочник, М.: Энергоатомиздат, 1987. -288с.

67. Кругов В.И. Исследование некоторых проблем техники методами термодинамики и теплотехники М., 1970. - 190с.84. . Телегин А.С. Техническая термодинамика, М., Металлургия, 1992,240с.

68. Борисов Г.П. Некоторые особенности процесса литья под регулируемым давлением/ Теория и практика процессов литья. Материалы научно-технической конференции по теории и практике процессов литья.-Киев, 1967, с. 127-132.

69. Борисов Г.П. Некоторые вопросы теории процесса при литье род низким давлением/ Новое в литье под низким давлением. -Киев, 1971, с.9-20.

70. Баландин Г.Ф., Гини Э.Ч. Расчет технологических режимов при литье тонкостенных изделий под низким давлением. Изв.Вузов. Машиностроение, 1964,1,186-192.

71. Н. Nieswaag. Low Pressure sand casting of aluminum alloys (metal flow and mechanical properties). 55th International Foundry Congress. Moscow, 11-16 Sept., 1988.

72. Mitsushi Ohmasa, Itsuo Ohmaka, Comparison of Flow Behavior during Mold Filling of Molten Aluminum, Mercury and Water in Low Pressure Die Casting/ Mono = J. Japan Foundry men's Society, 1992, 64, 3, 167-1 72.

73. Mitsushi Ohmasa, Itsuo Ohmaka, Comparison of Measured and Simulated Water Flow in Low Pressure Die Casting/ Imono = J. Japan Foundrymen's Society, 1991,63, 11, 883-888.

74. Рыжиков A.A., Тимофеев Г.И., Рощин М.И. Литейное производство, 1965, 5, 38-39.

75. Клайн С. Дж. Подобие и приближенные методы. Пер с англ. М.: Мир, 1968, 302с.

76. Огурцов А.П., Самохвалов С.Е. Численные методы исследования гидродинамических и тепломассоиереносных процессов сталеплавильного производства. Киев, 1993.

77. Рабинович Б.В. Введение в литейную гидравлику, М. Машиностроение, 1966.

78. Романовский В.В. Изучение скорости осаждения крупных наносов. -Труды ГШ, 1966, вып. 132,с.90-109.

79. Караушев A.B. Теория и методы расчета речных наносов. Л., Гидрометеоиздат, 1977. - 271 с.

80. Ransley С.Е., Neufeld H. J. Ins. Metals, 1948, v74, p. 599-620.

81. Eichenauer W., Hattenbach К., Rebler A. Z. Metallkunde, 1961,52,10, s.682-684.

82. Opie W.R., Grant N.J . Trans. AJME, 1950, vl88, pl237-1241.

83. Baukloh. W„, Olsterien F. Z Metallkunde, 1938, 30, №11, s 386 - 389.

84. Baukloh W., Rediali M. Metallwirtschaft, 1942, 21, №43-44, s 683 - 688.

85. Металлургические основы литья легких сплавов. М., Оборонгиз, 1957, 444 с. с ил.

86. Литейные свойства металлов и сплавов. М., Наука, 1967, 267 с. с ил.

87. Габибулин P.M., Шевцов И.В., Колачев Б.А. и др. Строение, свойства и применение металлидов. M., 11аука, 1974, с. 188-190 с ил.

88. Высокопрочные литейные алюминиевые сплавы. Строганов Г.Б. М.: Металлургия, 1985. 216с.

89. Радин. Взаимодействие алюминия с газами в процессе плавки, литья и затвердевания. Гидродинамика расплавленных металлов (Труды первого совещания по теории литейных процессов) М. Изд. Академии наук СССР, 1958, с. 237-257

90. Физические величины: Справочник/ А.П. Бабичев, H.A. Бабушкина, A.M. Братковский и др.; М.; Энергоатомиздат, 1991. 1232с.

91. Корольков A.M. Поверхностное натяжение алюминия и его сплавов. Изв. АН СССР, ОТН, 1956, №2, 35-42.

92. Ниженко В.И., Флока Л.И. Поверхностное натяжение жидких металлов и сплавов (одно- и двухком понентные системы). Справочник, М.3 Металлургия, 1981. 208с.

93. Poirier D.R., Speiser R., Metall. Trans. 1987, v. 18A, p. 1156 1160.

94. Aluminum and aluminum alloys. ASM Jut. 1996.

95. Kotler.J.A., Casey K.W. and Cole G. S., Experimental observations of dentritic growth. Met.Trans. AIME, 3,723, 1972.

96. Young K.P. and Kirkwood D.H., Dendrite arm spacings of aluminium-copper alloys solidified under steady state conditions. Met.Trans. AIME, 6A,197,1978.

97. Гиршович 11.Г., Нехендзи Ю.А., Сб. Затвердевание отливок.

98. Talbot D.E. Inter. Metal 1. Rev. 1975, vol 20, pp. 166-184.

99. C.Cingi, S.Seppa, J.Vuorinen, Porosity and Feeding Ranges in Secondary Aluminium Alloys. 55th International Foundry Congress. Moscow, 11-16 Sept.,1988.

100. N. El-Mahal lawy., Computer simulation of directional solidification. Gisserei Forshung, 1981, v33, N4, 139

101. Н.Б. Варгафтик, Справочник Теилофизические свойства веществ, М.Л. Государственное энергетическое издательство, 1956.

102. Рыжиков А.А. Теоретические основы литейного производства. Изд.2-е, М., Свердловск, Мани из, 1961.