автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Разработка методики расчета термических напряжений в фасонных отливках и их автоматизированного моделирования для гравитационных методов литья

На правах рукописи

Офя^у

МОНАСТЫРСКИЙ АЛЕКСЕЙ ВАЛЕРЬЕВИЧ

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ТЕРМИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ФАСОННЫХ ОТЛИВКАХ И ИХ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ГРАВИТАЦИОННЫХ МЕТОДОВ ЛИТЬЯ

Специальность 05.16.04 - Литейное производство

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Москва, 2011 г.

О 3 ПАР 201]

4856446

Работа выполнена в ГОУ ВПО «МАТИ» - Российском государственном технологическом университете имени К. Э. Циолковского на кафедре «Системы автоматизированного проектирования и технологии литейного производства».

Ведущее предприятие: ОАО «ММП им. В.В. Чернышева» (г. Москва).

Защита состоится «24» марта 2011 года в 14 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.110.05 при ГОУ ВПО «МАТИ» - Российском государственном технологическом университете имени К. Э. Циолковского, по адресу: 121552 Москва, ул. Оршанская, д. 3, аудитория № 523А, корп. А.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке «МАТИ» - РГТУ имени К. Э. Циолковского.

Ваш отзыв на автореферат диссертации в одном экземпляре, заверенный печатью организации, просим направлять по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Телефон для справок: 8 (499) 141-94-95.

Автореферат разослан </¿¿2 » февраля 2011 года.

Научный руководитель:

доктор технических наук Смыков Андрей Федорович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Батышев Александр Иванович кандидат технических наук, доцент Гаранин Владимир Федорович

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ Диссертационного Совета Д 212.110.05 к.т.н., доц. Палтиевич А.Р.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одной из главных задач развития научно-технического прогресса в промышленности является широкое использование систем компьютерного моделирования (СКМ) и автоматизированного проектирования (САПР) технологических процессов (ТП). Однако, в настоящее время, несмотря на всеобщую компьютеризацию отечественных предприятий, проектирование и отработка технологий получения фасонных отливок часто основываются на опыте практической работы технологов, сложившихся технологических традициях, использовании известных решений, а также трудоемком и металлоемком методе проб и ошибок.

Из литературных источников известно, что теории гидродинамических, тепловых, фазовых, диффузионных, фильтрационных, деформационных и других процессов, протекающих при затвердевании жидкого металла, достаточно хорошо разработаны. В общем виде решены многие ключевые задачи формирования отливки. Математической базой для описания этих процессов служат математические модели (ММ), разработанные методами математической физики.

Однако следует отметить, что ММ и их решения, корректно описывающие термические напряжения в затвердевающей и охлаждаемой литой заготовке, а тем более их расчетная автоматизированная реализация не нашли широкого отражения в отечественной литературе, что свидетельствует о недостатке наработок по этой проблеме. С другой стороны, актуальность прогнозирования горячих и холодных трещин в фасонных отливках, а также их коробления вполне очевидна.

В связи с вышеизложенным, разработка метода расчета напряженно-деформированного состояния (НДС) отливок и его автоматизированная реализация в апробированных отечественных СКМ ЛП является актуальной задачей.

Практическая значимость темы подтверждается её выполнением в рамках НИОКР 2007 г. на ФГУП «ММПП «Салют» (п. 2.1.1.2 «Разработка и внедрение программного модуля по расчету деформаций и напряжений в отливках»).

Цель работы Повышение эффективности технологической подготовки производства фасонных отливок, получаемых гравитационным литьем, путем разработки и внедрения метода автоматизированного моделирования НДС литых заготовок при их затвердевании и охлаждении с прогнозированием образования в них горячих и холодных трещин и коробления.

Для реализации данной цели в работе поставлены следующие основные задачи исследований:

1) На основе принципов механики деформируемого твердого тела разработать математическую модель термоупругопластической среды, позволяющую описать изменение НДС отливки в процессе ее затвердевания и охлаждения.

2) Разработать методику расчета напряжений и деформаций в элементах отливки и формы с учетом их контактного взаимодействия для технологий гравитационного литья.

3) Сформулировать критерий образования горячих и холодных трещин в отливках.

4) Разработать алгоритм и компьютерную программу расчета для моделирования НДС в фасонных отливках при их формировании с анализом возможного образования в них горячих и холодных трещин и коробления.

5) Проверить адекватность разработанной расчетной методики и компьютерной программы.

6) Осуществить экспериментальное определение теплофизических и механических свойств никелевых жаропрочных сплавов ЧС70-ВИ и ЧС88-ВИ в зависимости от температуры.

7) Провести производственное опробование разработанной программы с целью ее передачи в промышленную эксплуатацию.

Методы исследований

В работе применялись экспериментальные и расчетные методы исследования: дифференциальная сканирующая калориметрия, статические испытания на растяжение, математическое моделирование исследуемых процессов.

Научная новнзиа работы

1. Разработана математическая модель сплошной среды, включающая тер-моупругопластичную модель поведения материала и позволяющая определять величину термических напряжений сплава в процессе его кристаллизации и охлаждения.

2. Разработана методика расчета напряжений и деформаций, возникающих в фасонной отливке и элементах формы вследствие неоднородности температурных полей и контактного взаимодействия.

3. На основе теории наибольшей удельной потенциальной энергии формоизменения сформулирован критерий трещинообразования, позволяющий анализировать возможность разрушения материала отливки при изменении ее НДС.

4. Определены теплофизические и механические свойства жаропрочных сплавов на основе никеля ЧС70-ВИ и ЧС88-ВИ в диапазоне температур 20 °С 1400 °С.

Практическая значимость работы

1. Полученные результаты использованы для разработки алгоритмов программного модуля расчета НДС при формировании фасонных отливок, получаемых гравитационными методами литья, «Салют-D», который вошел в состав СКМ ЛП «ПолигонСофт».

2. С использованием программного модуля «Салют-D» разработаны технологии получения отливок из никелевых жаропрочных сплавов «Колесо рабочее ТНД» и «Лопатка рабочая 3-ей ступени» для ФГУП «ММПП «Салют».

3. На основании выполненных исследований созданы предпосылки разработки аналогичных программных модулей для других специальных методов литья (направленной кристаллизации, вакуумного всасывания и др.).

4. Результаты работы используются в учебном процессе («МАТИ»-РГТУ имени К.Э. Циолковского).

Производственное опробование

Результаты работы внедрены на предприятии ФГУП «ММПП «Салют», а так же используются в ООО «СиСофт Полигон Плюс».

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийских н.т.к. «Новые материалы и технологии» (г.Москва, 2006, 2010 г.г.), XV международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным системам (г. Алушта, 2007 г.), Всероссийских н.п.к. «Применение ИПИ - технологий в производстве» (г. Москва, 2008, 2009 и 2010 г.г.), 8-ой Всероссийской с международным участием н.п.к. «Быстрозакаленные материалы и покрытия» (г. Москва, 2009 г.).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 11 работ (из них 3 статьи в журнале «Литейное производство», входящий в список научных журналов ВАК).

Структура и объем работы

Диссертационная работа изложена на 146 страницах, состоит из введения, 4 глав, общих выводов, библиографического списка из 122 наименований российских и зарубежных источников, 4 приложений, 6 таблиц и 60 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена актуальность исследуемой проблемы, общая характеристика и цель работы, а также основные научные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен обзорный анализ методов автоматизированного решения задач технологических процессов фасонного литья. Выполнена классификация САПР ТП в зависимости от подхода к автоматизации и используемых методов. Рассмотрены работы, посвященные системам синтеза ТП литья. Такие системы решают обратные задачи и привлекательны для производств с ограниченной номенклатурой, т.к. каждое программное обеспечение этих систем пригодно только для конкретного типа отливок. Процессы возникновения напряжений в фасонных отливках при их формировании системами синтеза не рассматриваются. Обзор же систем анализа показал, что применяемые в них ММ, построенные методами математической физики, позволяют использовать их для выполнения поставленных в работе целей и задач.

Литературный обзор методов описания НДС отливок и критериев горяче-ломкости показал, что российские системы анализа литейных процессов не обладают необходимыми ММ для корректного учета контактного взаимодействия отливка-форма. Критерии горячеломкости, как правило, носят общий теоретический характер и не могут быть использованы в расчетах.

На основании анализа литературных данных сформулирована цель и поставлены задачи исследований.

Во второй главе даны общая постановка и решение задачи разработки математической модели НДС фасонной отливки при ее кристаллизации и охлаждении. Рассмотрен процесс получения фасонных отливок методами гравитационного литья и факторы, которые следует учитывать при создании ММ: геометрия отливки и формы, их неравномерное остывание, контактное взаимодействие, тепловые и механические свойства.

Начало расчета напряженного состояния начинается с момента времени, когда сплав заполнил форму и находится в плотном контакте с ней. Предпола-

гается, что поля температур отливки и формы известны в каждый момент времени и не зависят от их НДС. При решении задачи не учитываются выделение тепла при деформации отливки, силы трения и гравитация.

Поведение материала отливки описывается уравнениями термоупругопла-стической среды, разработанными на основе созданной A.A. Ильюшиным теории малых упругопластических деформаций. Напряженное состояние отливки и формы в процессе остывания определяется тензором истинных напряжений Коши cfy. Упругие свойства заданы упругим модулем Е, коэффициентом Пуассона v, коэффициентом линейного температурного расширения а и зависят от температуры Т. Среднее напряжение Оо рассчитывается по формуле:

(Э-За(Т)АТ). (1)

где 0 - относительное изменение объема при малых деформациях; AT - изменение температуры в частице.

Девиатор тензора напряжений Sy в текущий момент времени т колли-неарен разности между девиатором тензора полной деформации е(/ и тензором пластической деформации е^ (тензор пластической деформации совпадает со своим девиатором), т.е.:

S0(T) = 4ev(T)-eP(r)) (2)

где D - коэффициент пропорциональности.

На рис. 1 изображено пятимерное пространство девиатора деформаций, введенное A.A. Ильюшиным, показывающее смысл выражения (2). В трансля-ционно изотропно упрочняющейся модели предполагается, что е,/'1 - девиатор, соответствующий точке полной разгрузки Оц, и коэффициент D изменяются в зависимости от процесса деформирования и температуры Т. Для случая одноосного растяжения, легко реализуемого в эксперименте, зависимость D от процесса деформирования может быть восстановлена по экспериментальным данным. Экспериментальная кривая ст„~е„ аппроксимируется двухзвенной ломаной кривой (рис. 2). Функции е°U(T), а°(7), U0(T) характеризуют зависимость механических свойств от температуры.

а° = з

Е(Т)

1-2 \{Т)

Если процесс деформирования в векторном пятимерном представлении продолжается в момент времени т вне поверхности текучести, то коэффициент О определяется как:

д=2ц(Г)/г + £/„(Г)(е-Д)

Е

где £ - интенсивность упругих деформаций; Я - радиус поверхности текучести; ц - модуль сдвига.

Если же процесс деформирования в момент времени т оказывается внутри поверхности текучести, то имеем:

О = 2 ц(Г). (4)

При учете контактного взаимодействия форма рассматривается как темро-упругое (1) или абсолютно жесткое тело, или вообще отсутствует (т.е. не принимает участия в расчете).

Процесс остывания отливки и формы предполагается квазистатическим, и, следовательно, для любого момента времени в областях отливки Д и формы Д должны выполняться условия равновесия: -Д дап

£-г1- = 0, / = 1,2,3, (дг,, х2, *з) б А*, а = 1, 2, (5)

М Vх ]

где для отливки (область Д) зависимость напряжений о^от компонент вектора перемещения и компонент тензора пластических деформаций описывается в соответствии с термоупругопластической моделью, представленной выше. Для формы (область Д) принимается одна из трех принятых моделей. На поверхностях ЭД и ЭД (границы областей Д и Д соответственно) должны выполняться следующие условия:

г/ (М) = 0,Ме со,

Р(М) = 0,МеП, (б)

Р(М) = 0,Меу,

где Р - вектор напряжений, определяемый по компонентам тензора напряжений; О - часть поверхности отливки, граничащей с внешней средой; ш - часть поверхности формы (или отливки), на которой заданы условия закрепления; у - часть поверхности формы, не контактирующая с отливкой и не связанная условиями перемещения.

Если частицы отливки и формы контактируют друг с другом, то для них выполняется условие непроникновения (отливки в форму и наоборот) и равенство нулю вектора касательных напряжений:

¿¡(Л/) = 0,Л(Л/) = 0,Л/б(Г,иГ2), (?)

где п - нормаль к поверхности контакта в точке М. Если геометрический контакт между отливкой и формой частично нарушается, то для этих частей выполняется одно из условий (6):

/>1 =0,^=0, (8)

где Ротя и Рф - векторы напряжений в точках отливки и формы соответственно.

Для реализации ММ, представленной системой уравнений (5-8), области отливки и формы разбиваем на конечные элементы в форме тетраэдров. Вершины тетраэдров являются узлами КЭ сетки. Установим глобальную нумерацию узлов и элементов, а также локальную нумерацию узлов тетраэдров и зададим соответствие локальных узлов конечных элементов глобальным узлам. Для выполнения условий равновесия (5) использован принцип виртуальных перемещений, согласно которому во всех внутренних узлах сетки и в граничных узлах, расположенных на свободных границах, обобщенные силы (9), приведенные к этим узлам, должны равняться нулю. Суммарная обобщенная сила, приведенная к некоторому глобальному узлу, вычисляется путем суммирования всех обобщенных сил, вычисленных в локальных узлах тетраэдров, примыкающих к этому глобальному узлу.

= ЯЬб (9)

V

V

где а = А, В, С, О - вершины тетраэдра (рис. 2.3); 6еу - виртуальные деформации, соответствующие виртуальным смещениям вершин элемента (тетраэдра); йУ= с£,с1цс1С,.

Для прогнозирования возможного разрушения материала отливки сфор-мулироваи критерий трещинообразования, основанный на теории наибольшей

удельной потенциальной энергии формоизменения. Для каждого глобального узла / вычисляется средняя интенсивность напряжений а„/, которая складывается из интенсивностей напряжений п локальных узлов, окружающих глобальный узел. Затем средняя интенсивность напряжений сравнивается с пределом прочности ств для текущей температуры Г в узле /':

л

(10)

где а„ = ^-SySg , (г J = х, у, :).

Если неравенство (10) выполняется, глобальный узел / отмечается как поврежденный, «треснувший» и напряжения, относящиеся к этому узлу, в дальнейшем не вычисляются, а приравниваются нулю, а пластические деформации остаются неизменными («замораживаются»).

Для реализации представленной расчетной методики па ПЭВМ разработан алгоритм расчета, обеспечивающий равенство нулю обобщенных сил, приведенных к узлам сетки. Для уравновешивания сил в узлах используется итерационная процедура, в процессе которой производится смещение каждого узла / в направлении, противоположном вычисляемой обобщенной силе, приведенной к этому узлу:

и,=-Р-а. (П)

где ;' =х,у, г; ß - коэффициент пропорциональности. Итерации проводятся до тех пор, пока максимальный модуль компонент обобщенных сил Qmax не становится меньше некоторой наперед заданной величины Qioi, определяемой в зависимости от требуемой точности расчета:

(12)

где i - номер узла сетки.

По описанному алгоритму разработай программный модуль MECHMLD.exe на языке Microsoft Visual С++, вычисляющий обобщённые силы в локальных узлах тетраэдра и проводящий процедуру их минимизации.

В третьей главе проводится проверка адекватности разработанной математической модели и алгоритма ее реализации.

Проведены численные эксперименты по моделированию НДС в геометрической модели «лопатка ГТД» при разных условиях ее взаимодействия с формой (габариты и пропорции модели соответствуют реальной лопатке). Расчет тепловых полей, необходимых для вычислений тензора напряжений, проведен в СКМ ЛП «ПолигонСофт». Полученные результаты оценивались путем сравнения соответствующих расчетных полей с полями, рассчитанными в аналогичных условиях по модели STRESS системы ProCAST.

Для расчета температурных полей и внутренних температурных напряжений в отливке, использованы теплофизические и механические характеристики жаропрочного сплава на основе никеля Inconel718 из базы материалов СКМ ProCAST. Для расчета температурных полей керамической формы использованы теплофизические характеристики керамики на основе AI2O3 из того же источника. Заданные граничные условия соответствуют остыванию в воздушной среде, па границах отливка-форма заданы условия неидеального контакта.

В первом численном эксперименте определено НДС в отливке без учета влияния формы. Для исключения влияния керамической формы на формирова-

I

ние тепловых полей в отливке и, как следствие, на ее НДС, КЭ сетка формы удалена из расчетной области, а на всей поверхности отливки заданы условия теплообмена с окружающей средой. С помощью систем ProCAST и СКМ ЛП «ПолигонСофт» рассчитаны тепловые поля в отливке и форме для заданных условий. Результаты показывают, что расчет остывания отливки в обеих системах идентичен и температурные поля на последнем шаге расчета практически одинаковы. Это дает основание предположить, что расчет напряжений будет проводиться при равных условиях. Дополнительно, для расчета НДС без жесткой формы, заданы специальные условия закрепления в трех узлах отливки, чтобы исключить ее пространственные перемещения и повороты (рис. 3).

2 = 0

Рис. 3. Граничные условия ограничения перемещений по координатным осям Результаты расчета, полученные по разработанной модели, вполне ожидаемы (рис. 4, а). Закрепление трех узлов сетки на нижней грани «бандажной полки» вызывает смещение всей отливки к этой плоскости по вертикали и к жестко закрепленному узлу в направлении двух других осей. Поскольку остальные узлы отливки свободны в своих перемещениях, ее общая конфигурация остается почти без изменений, а уровень внутренних напряжений невысок. Результаты аналогичного расчета, полученные в системе РгоСАЭТ, неудовлетворительны. Отливка целиком сдвинулась вверх относительно плоскости, содержащей закрепленные узлы и наклонилась относительно вертикальной оси (рис. 4, б). В закрепленных узлах наблюдаются пиковые напряжения, превышающие 450 МПа и неправдоподобное искажение сетки отливки в области «бандажной полки».

Следующий численный эксперимент состоял в определении НДС отливки с учетом ее взаимодействия с формой, заданной как абсолютно жесткое тело. Поля перемещений, полученные в РгоСАБТ и с использованием разработанной модели (рис. 5) показывают изменение геометрии отливки в стесненных

и, м

|&2е-003 ¡¡ш

[Тве-ООЗ ш

ре-003

¡ШЮЗ"

и

р.бе-003 У

¡Гмоз 1

г ■

а)

1

и, м 0.00600

0.00520

0.00480

0.00440

0.00400

0.00360

У V 0.00320

111 0.00200

0.00240

0.00200

■ 0.00160

■ 0.00120

0.00080

0.00040

■ 0.00000

б)

Рис. 4. Поле перемещений узлов сетки на последнем шаге расчета: а) разработанная модель; б) РгоСАБТ

и, м [ГЭбеООЗ

рТЗе-003~

___

|-*

(Т7з3е-003 |

|8. е-004

(б.бе-004 а ■

]5.3е-004

¡4. е-004

Г щ

а)

Рис. 5. Поле перемещений узлов сетки на последнем шаге расчета: а) разработанная модель; б) РгоСАЭТ

условиях. Из-за того, что «перо» отливки закреплено с обоих концов в нем присутствует зона с перемещениями, близкими к нулевым.

Последний численный эксперимент проверяет качество критерия разрушения (10) путем моделирования остывания кольцевой пробы на горячеломкость и сравнения результата со справочными данными для сплава АЛ7. В расчете учитывается влияние стальных стержней и холодильников. Тип прогнозируемых трещин (горячие или холодные) определялся по предварительно сделанному температурному расчету. Первый «треснувший» узел появился на седьмой секунде кристаллизации, а на семнадцатой секунде процесс начал приобретать лавинообразный характер. Зафиксировано, что «трещины» появляются в областях отливки с содержанием 15-20% жидкой фазы (рис. 6). Это дает основание считать «трещины» горячими. Образование «трещин» произошло в кольцевой пробе с шириной кольца 35 мм, тогда как соседнее кольцо шириной 40 мм осталось целым, что хорошо согласуется со справочными данными.

Проведенные численные эксперименты показывают, что разработанная математическая модель НДС отливки отвечает современным требованиям к таким моделям. Показана устойчивая работа заложенных в модель алгоритмов и методов, в том числе, по сравнению с соответствующей моделью STRESS лидирующей европейской системы для моделирования литья ProCAST. Критерий, прогнозирующий возможное возникновение трещин, показал хорошее совпадение со справочными данными.

В четвертой главе дана общая характеристика СКМ ЛП «ПолигонСофт» с интегрированной в него методикой расчета НДС (модуль «Салют-D»). Описана

а)

б)

Рис. 6. «Треснувшие» узлы отливки (а) и поле доли жидкой фазы (б) в момент времени х = 17 сек

методика получения экспериментальных температурных зависимостей тепло-физических и механических свойств жаропрочных сплавов на основе никеля ЧС70-ВИ и ЧС88-ВИ, широко применяемых для производства деталей турбин ГТД и ГТУ ответственного назначения методом ЛВМ. Для указанных сплавов на приборах фирмы NETZSCH экспериментально определены температуры со-лидус, ликвидус, удельная теплота плавления, температурные зависимости доли твердой фазы, удельной теплоемкости и температуропроводности. На электромеханической универсальной испытательной машине Walter + Bai AG LFM 50 определены механические свойства нетермообработанных литых образцов при различных температурах. Получены температурные зависимости модуля упругости, предела текучести, упрочнения и предела прочности.

Определенные свойства сплавов использованы для анализа причин возникновения трещин в отливке «Колесо рабочее ТНД» ГТД-1000. При освоении производства газотурбинного двигателя мощностью 1 МВт инженерами завода ФГУП «ММПП «Салют» была разработана технология получения отливки «Колесо рабочее ТНД» из сплава ЧС88-ВИ методом ЛВМ. В начале производства этой отливки наблюдался устойчивый дефект - трещины лопаток в области перехода к бандажному кольцу (рис. 7). Для принятия решения об изменении технологии, провели ее моделирование с расчетом НДС в модуле «Салют-D». Расчет НДС и анализ результатов подтвердил образование холодных трещин (рис. 7). Исследование температурного поля выявило высокие скорости охлаждения - свыше 200 градусов в минуту, в районе выходных кромок лопаток, т.е. там, где возникали трещины. Это позволило предположить, что критические температурные напряжения, приводящие к разрушению, вызваны слишком интенсивным охлаждением. Было принято решение о разработке новой технологии производства отливки, включая смену ЛПС и плавильной установки. Предварительное моделирование новой технологии, включая НДС отливки, показало снижение уровня напряжений в критических зонах отливки более чем в четыре раза (рис. 8) и отсутствие в ней трещин. Заливка опытной партии доказала правильность выбранного решения. Новая технология внедрена в серийное производство.

Рис. 7. Результаты расчета НДС отливки «Колесо рабочее ТНД»

ст„, МПа

а) б)

Рис. 8. Поле напряжений в отливке на 800 сек остывания: а) старая технология; б) новая технология Полученные свойства сплава ЧС70-ВИ были использованы при доработке технологии изготовления отливки «Лопатка рабочая 3-ей ступени» для наземной газотурбинной установки ГТЭ-20С. При конструировании литейного блока (рис. 9, а) были допущены ошибки, которые привели к появлению стабильного брака: усадочной микропористости в пере вдоль оси г лопатки в районе Стах и в радиусе перехода от пера к замку. Регулярно выявлялась макропористость на торце хвостовика при отделении прибыльной части. В результате

проработки нескольких вариантов технологии с учетом ограничений оборудования, была предложена новая конструкция литейного блока с дополнительным питанием пера лопатки через стояк с четырьмя питателями (рис. 9, б). При этом возникло опасение, что массивный стояк 0 38 мм, прикрепленный четырьмя питателями к относительно тонкому перу, может при остывании деформировать лопатку. Проверка этого предположения была проведена с помощью модуля «Салют-О». Расчет НДС показал, что отливка почти полностью деформируется в упругой области, т.е. происходит изменение ее размеров без изменения формы (рис. 9, в). Зафиксированные пластические деформации имеют малую величину (порядка 10"4), поэтому их можно не принимать во внимание. Отсутствие перехода в пластическое состояние достигается относительно низкими скоростями охлаждения, благодаря утеплению формы четырьмя слоями изоляции Р1ВЕ11РАХ. Результаты обмера на измерительном комплексе АТОБ опытной партии лопаток подтвердили незначительность отклонений отливок от базовой модели.

а) б) в)

Рис. 9. Рабочая лопатка третьей ступени:

а) старая конструкция литейного блока; б) новая конструкция литейного блока;

в)коробление отливки

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ

1. Проведен теоретический анализ методов моделирования НДС в процессе затвердевания и охлаждения фасонных отливок в формах при их гравитационной заливке. Доказано, что для создания корректной модели этого процесса, необходимо наряду с учетом неравномерности температурных полей отливки и формы учитывать жесткость литейной формы.

2. Разработана математическая модель для расчета термических напряжений в фасонных отливах и литейных формах, включающая в себя термоупру-гопластичную модель поведения материалов. Разработанная ММ применима для гравитационных методов литья и учитывает точную геометрию тел отливки и всех элементов формы, механический контакт между отливкой и формой, а так же между разными элементами формы. ММ позволяет использовать для каждого тела соответствующие ему механические свойства и модель поведения (вакантная, абсолютно жесткая, упругая, упругопластическая).

3. На основе теории наибольшей удельной потенциальной энергии формоизменения сформулирован критерий трещинообразования, позволяющий прогнозировать возможность разрушения материала отливки при изменении ее НДС.

4. На основе решения системы дифференциальных уравнений равновесия и критерия трещинообразования разработана методика автоматизированного расчета для прогнозирования горячих и холодных трещин в фасонных отливках и их коробления. По результатами экспериментального моделирования НДС и образования горячих трещин подтверждена адекватность разработанной ММ. Для выполнения этих расчетов создан программный модуль MECHMLD.exe.

6. Расчетная методика и ее программная реализация внедрена в СКМ ЛП «ПолигонСофт» в качестве дополнительного решателя НДС, названного «Са-лют-Б».

7. Получены теплофизические и механические свойства жаропрочных сплавов на основе никеля ЧС70-ВИ и ЧС88-ВИ в широком диапазоне темпера-

тур, что позволяет производить анализ технологических процессов литья с применением СКМ ЛП.

8. С использованием модуля «Салют-D» в составе СКМ ЛП «Полигон-Софт» на ФГУП «ММПП «Салют» проведена разработка технологий изготовления отливок «Колесо рабочее ТНД» ГТД-1000 из сплава ЧС88-ВИ и «Лопатка рабочая 3-ей ступени» ГТУ МЭС-60 из сплава ЧС70-ВИ. С учетом моделирования НДС, в первом случае получены конструкция блока и технологический режим, позволившие устранить возникновение холодных трещин в отливке, а во втором - подтвердилась возможность без последствий коробления отливки использовать подвод металла непосредственно в перо лопатки через питатели от стояка. Обе разработанные технологии внедрены в серийное производство на ФГУП «ММПП «Салют».

Основные результаты работы представлены в следующих публикациях:

1. Александрович А.И., Монастырский A.B., Соловьев М.Б. Моделирование термоупругопластического прочностного состояния трехмерных изделий // Сообщения по прикладной математике. Вычислительный центр им. A.A. Дородницына. -М.: РАН. - 2006. 30 с.

2. Монастырский A.B., Александрович А.И. Разработка программного модуля для моделирования напряженно-деформированного состояния отливки при кристаллизации в системе САМ ЛП «Полигон» // Материалы всероссийской н.т.к. «Новые материалы и технологии».-М.: «МАТИ», -2006, Т.1, - С. 38- 39.

3. Монастырский В.П., Александрович А.И., Монастырский A.B., Соловьев М.Б., Тихомиров М.Д. Моделирование напряженно-деформированного состояния отливки при кристаллизации // Литейное производство. - 2007. - № 9. - С. 29-34.

4. Монастырский A.B., Александрович А.И., Соловьев М.Б. Расчет напряжений и деформаций в литых заготовках при кристаллизации // Материалы XV международной конференции по вычислительной механике и современным при-

кладным программным системам (ВМСППС'2007) 25-31 мая 2007 - Алушта. М.: Вузовская книга. - 2007. - С. 388-389.

5. Смыков А.Ф., Монастырский A.B. Компьютерное моделирование деформаций в отливках при кристаллизации и охлаждении // Труды шестой Всероссийской н.п.к. «Применение ИПИ - технологий в производстве». М.: «МАТИ», -2008,-С. 39-41.

6. Монастырский A.B., Смыков А.Ф., Панкратов В.А., Соловьев М.Б. Прогноз образования горячих трещин и расчет коробления отливок в СКМ ЛП «Поли-гонСофт» //Литейное производство. -2009, -№ 5, - С. 46-49.

7. Монастырский A.B., Смыков А.Ф., Соловьев М.Б. Моделирование деформаций и трещин в фасонных отливках // Труды седьмой Всероссийской н.п.к. «Применение ИПИ - технологий в производстве». М.: «МАТИ», -2009, - С. 3134.

8. Монастырский A.B., Смыков А.Ф. Моделирование напряженно-деформированного состояния отливок при их формировании в СКМ «ПОЛИ-ГОНСОФТ»//Сборник трудов 8-ой Всероссийской с международным участием н.т.к. «Быстрозакаленные материалы и покрытия».-М.: «МАТИ», 2009, - С. 347351.

9. Монастырский A.B., Смыков А.Ф.Особенности моделирования возникновения трещин в отливках на примере СКМ ЛП «ПолигонСофт» // Литейное производство. -2010, -№ 12, - С. 12-14.

10. Монастырский A.B., Смыков А.Ф. Программный модуль для расчета напряженно-деформированного состояния отливки и формы в составе СКМ «Полигон Софт»//Труды восьмой Всероссийской н.п.к. «Применение ИПИ - технологий в производстве». М.: «МАТИ», -2010, - С. 25 - 27.

11. Монастырский A.B., Смыков А.Ф. Моделирование напряженно-деформированного состояния при оптимизации технологии изготовления отливки «колесо рабочее ТНД» из жаропрочного никелевого сплава //Материалы н.т.к. «Новые материалы и технологии».М.: «МАТИ», -2010, Т.1, - С. 33-34.

Подписано в печать:

07.02.2011

Заказ № 4944 Тираж -100 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 wvvw.autoreferat.ru

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Состояние вопроса (обзор литературы).

1.1. Основные методы автоматизированного решения задач технологических процессов фасонного литья.

1.2. Системы синтеза параметров технологических процессов литья фасонных отливок.

1.3. Системы анализа технологий литейных процессов и особенности методов программной реализации их математических моделей.

1.4. Математическое описание напряженно-деформированного состояния отливок при их формировании.

1.4.1. Горячие трещины.

1.4.2. Холодные трещины.

1.4.3. Коробление.

1.4.4. Методы расчета напряженно-деформированного состояния отливок.

1.5. Постановка задачи исследования.

ГЛАВА 2. Модель напряженно-деформированного состояния фасонной отливки при ее кристаллизации и охлаждении.

2.1. Общая постановка задачи.

2.2. Разработка математической модели термоупругопластичесской среды для системы отливка-форма.

2.3. Разработка методики расчета напряжений в фасонных отливках при их формировании с анализом возможного образования в них горячих и холодных трещин и коробления.

2.4. Алгоритм и программа расчета напряжений в фасонных отливках в зависимости от температуры и взаимодействия с формой.

2.5. Краткое заключение.

ГЛАВА 3. Проверка адекватности разработанной математической модели и алгоритма ее реализации.

3.1. Проверка адекватности методики расчета НДС фасонной отливки.

3.1.1. Геометрическая модель для тестирования.

3.1.2. Теплофизические свойства материалов отливки и формы.

3.1.3. Механические свойства материала отливки.

3.1.4. Начальные и граничные условия для теплового расчета.

3.1.5. Расчет напряженного состояния отливки без учета влияния формы.

3.1.6. Расчет напряженного состояния отливки с учетом абсолютно жесткой формы.

3.2. Проверка адекватности критерия образования трещин на кольцевой пробе.

3.2.1. Теплофизические и механические свойства сплава АЛ7 и материалов формы.

3.2.2. Результаты расчета и их анализ.

3.3. Краткое заключение.

ГЛАВА 4. Моделирование напряженно-деформированного состояния при разработке технологий ЛВМ фасонных отливок из жаропрочных сплавов на базе СКМ ЛП «ПолигонСофт».

4.1 Общая характеристика и структура СКМ ЛП «ПолигонСофт» с модулем расчета НДС «Салют-О».

4.2. Экспериментальное определение свойств жаропрочных сплавов на основе никеля.

4.2.1. Экспериментальное определение теплофизических свойств сплавов ЧС70-ВИ и ЧС88-ВИ в интервале температур.

4.2.2. Экспериментальное определение механических свойств сплавов ЧС70-ВИ и ЧС88-ВИ в интервале температур.

4.3. Расчетный анализ причин возникновения трещин в отливке «Колесо рабочее ТНД» ГТД-1000 и технологические решения для их устранения.

4.4. Расчет НДС отливки «Лопатка рабочая 3-ей ступени» для наземной газотурбинной установки на индивидуальной ЛПС.

4.5. Краткое заключение.

Одной из главных задач развития научно-технического прогресса в промышленности является широкое использование систем компьютерного моделирования (СКМ) и автоматизированного проектирования (САПР) технологических процессов (ТП). Однако, в настоящее время, несмотря на всеобщую компьютеризацию отечественных предприятий, проектирование и отработка технологий получения фасонных отливок часто основывается на опыте практической работы технологов, сложившихся технологических традициях использовании известных решений, а также трудоемком и металлоемком методе проб и ошибок. Опытные специалисты-практики держат в голове большое количество информации об удачных и неудачных попытках получения отливок и оперируют ею, зачастую опираясь на интуицию и лишь в редких случаях - на строгие алгоритмы. Эти методы работы определяют качество и себестоимость литой детали. Такая ситуация в литейном производстве является следствием отставания в освоении современных автоматизированных расчетных систем с одной стороны, и нерешенности ряда важных технологических задач проектирования в применяемых системах - с другой.

Вместе с тем, теории гидродинамических, тепловых, фазовых, диффузионных, фильтрационных, деформационных и других процессов, протекающих при затвердевании жидкого металла, достаточно хорошо разработаны. В общем виде решены многие ключевые задачи, описывающие формирование отливки. Базой для описания указанных выше процессов служат математические модели (ММ), разработанные методами математической физики. Например, в работах Г.Ф. Баландина, И.Л. Воробьева, В.А. Журавлева и др. [3, 10, 22, 28] представлены общие ММ, наиболее полно описывающие процессы формирования литого изделия. Они включают не только уравнения температурных полей отливки и формы и уравнения питания отливки, но и уравнения, описывающие формирование ее кристаллического строения, зарождение и рост кристаллов, перераспределение компонентов сплава и растворенных газов между твердой и жидкой фазами.

Однако следует отметить, что ММ и их решения, корректно описывающие термические напряжения в затвердевающей и охлаждаемой литой заготовке, а тем более их расчетная автоматизированная реализация, не нашли широкого отражения в отечественной литературе, что свидетельствует о недостатке наработок по этой проблеме. С другой стороны, актуальность прогнозирования горячих и холодных трещин в фасонных отливках, а также их коробления вполне очевидна.

Современные российские СКМ литейных процессов (ЛП) представлены двумя основными программными продуктами: «ПолигонСофт» и «ЬУМР1о\у» [7, 34, 46, 91 и др.]. Однако эти пакеты прикладных программ по некоторым параметрам проигрывают зарубежным аналогам. В частности, возможность расчета напряженного состояния отливки в них или не присутствует вовсе, или предоставлена с большими ограничениями. Это, в свою очередь, можно объяснить отсутствием надежной алгоритмизированной методологической базы для определения величин напряжений на разных участках фасонных отливках в зависимости от их температурного поля и «силового» взаимодействия с формой и стержнями.

На основании изложенного, актуальна проблема разработки метода расчета напряженно-деформированного состояния (НДС) отливок и автоматизированной реализации этого метода в апробированных отечественных СКМ ЛП. Решение указанной проблемы, составляющее основу создания СКМ коробления, горячих и холодных трещин в фасонных отливках, является целью настоящей работы.

Научную новизну диссертационной работы составляют:

1. Математическая модель сплошной среды, включающая термоупру-гопластичную модель поведения материала и позволяющая определять величину термических напряжений сплава в процессе его кристаллизации и охлаждения.

2. Методика расчета напряжений и деформаций, возникающих в фасонной отливке и элементах формы вследствие неоднородности температурных полей и контактного взаимодействия.

3. Критерий трещинообразования на основе теории наибольшей удельной потенциальной энергии формоизменения, позволяющий анализировать возможность разрушения материала отливки при изменении ее НДС.

4. Теплофизические и механические свойства жаропрочных сплавов на основе никеля ЧС70-ВИ и ЧС88-ВИ в диапазоне температур 20-1400 °С.

Результаты работы прошли промышленное опробование, используются в производстве и в учебном процессе (Приложения 1-3).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ

1. Проведен теоретический анализ методов моделирования НДС в процессе затвердевания и охлаждения фасонных отливок в формах при их гравитационной заливке. Доказано, что для создания корректной модели этого процесса, необходимо наряду с учетом неравномерности температурных полей отливки и формы учитывать жесткость литейной формы.

2. Разработана математическая модель для расчета термических напряжений в фасонных отливах и литейных формах, включающая в себя тер-моупругопластичную модель поведения материалов. Разработанная ММ применима для гравитационных методов литья и учитывает точную геометрию тел отливки и всех элементов формы, механический контакт между отливкой и формой, а так же между разными элементами формы. ММ позволяет использовать для каждого тела соответствующие ему механические свойства и модель поведения (вакантная, абсолютно жесткая, упругая, упругопластиче-ская).

3. На основе теории наибольшей удельной потенциальной энергии формоизменения сформулирован критерий трещинообразования, позволяющий прогнозировать возможность разрушения материала отливки при изменении ее НДС.

4. На основе решения системы дифференциальных уравнений равновесия и критерия трещинообразования разработана методика автоматизированного расчета для прогнозирования горячих и холодных трещин в фасонных отливках и их коробления. По результатами экспериментального моделирования НДС и образования горячих трещин подтверждена адекватность разработанной ММ. Для выполнения этих расчетов создан программный модуль MECHMLD.exe.

6. Расчетная методика и ее программная реализация внедрена в СКМ ЛП «ПолигонСофт» в качестве дополнительного решателя НДС, названного «Салют-Б».

7. Получены теплофизические и механические свойства жаропрочных сплавов на основе никеля ЧС70-ВИ и ЧС88-ВИ в широком диапазоне температур, что позволяет производить анализ технологических процессов литья с применением СКМ ЛП.

8. С использованием модуля «Салют-Б» в составе СКМ ЛП «ПолигонСофт» на ФГУП «ММПП «Салют» проведена разработка технологий изготовления отливок «Колесо рабочее ТНД» ГТД-1000 из сплава ЧС88-ВИ и «Лопатка рабочая 3-ей ступени» ГТУ МЭС-60 из сплава ЧС70-ВИ. С учетом моделирования НДС, в первом случае получены конструкция блока и технологический режим, позволившие устранить возникновение холодных трещин в отливке, а во втором - подтвердилась возможность без последствий коробления отливки использовать подвод металла непосредственно в перо лопатки через питатели от стояка. Обе разработанные технологии внедрены в серийное производство на ФГУП «ММПП «Салют».

1. Амельянчик A.B., Плоткина В.Т. Универсальная программа БИСОЛИД для расчета процессов затвердевания отливок // Литейное производство. 1988. № 10.-С. 7-8.

2. Бадиков Г.А., Шокало В.Ф., Метляков В.П., Бушуева Г.Ф. Моделирование на ЭВМ технологии изготовления отливки // Литейное производство. 1988. № 2. С. 24-25.

3. Баландин Г.Ф. Теория формирования отливки. М.: Изд. МГТУ, 1998. -360 с.

4. Баландин Г.Ф., Каширцев Л.П. Реологическое исследование трещиноустойчивости отливок во время их затвердевания // Литейное производство. 1978. № 1. С. 5-8.

5. Бочвар A.A., Рыкалин H.H., Прохоров H.H. К вопросу о горячих кристаллизационных трещинах при литье и сварке // Литейное производство. 1960. № 10.-С. 47.

6. Бочвар A.A., Свидерская З.А. О разрушении отливок под действием усадочных напряжений в период кристаллизации в зависимости от состава // Известия АН СССР, ОТН. 1947, № 3. С. 349-354.

7. Васькин В.В. и др. Литейные технологии XXI века на Вашем столе // Литейное производство. 2000. № 2. С. 29-31.

8. Великанов Г.Ф., Примак И.Н., Десницкий В.В., Русинов А.П. Автоматизированное проектирование оптимальной технологии изготовления отливок // Литейное производство. 1985. № 11. С. 5-7.

9. Волынский А. Я. Конструирование чугунных деталей и их литейная технологичность. М.: Машиностроение, 1964. 212 с.

10. Воробьев И.Л. Математическая теория кристаллизации отливок // Проблемы автоматизированного производства отливок. М.: Труды МВТУ. 1980. № 330.-С. 31-51.

11. Гиршович Н. Г. Чугунное литье. М.: Металлургиздат, 1949. 708 с.

12. Голод В.М., Ошурков А.Т., Неделышн Б.С., Фукс А.И. Система автоматизации инженерного труда технологов-литейщиков // Литейное производство. 1988. № 8. С. 23-24.

13. Голофаев А.Н., Сердюченко А.Х. Проектирование отливок на основе анализа их напряженно-деформированного состояния // Литейное производство. 1988. № 2. С. 32.

14. Грузных И.В., Рычков Н.П. Расчет стойкости отливок против образования горячих трещин // Литейное производство. 1979. № 8. С. 6-8.

15. Гуляев Б.Б. Литейные процессы. М.: Машгиз., 1960. 416 с.

16. Десницкий В.В. Автоматизированное проектирование технологии изготовления отливок. Л.: Ленинградский университет, 1987. -164 с.

17. Десницкий В.В. Автоматизированное проектирование технологии изготовления отливок. Л.: Ленинградский университет, 1987. 164 с.

18. Доценко П.Н., Карахакякц А.М., Майоров В.Н. Расчет процессов литья под давлением на ЭВМ // Литейное производство. 1988. № 10. С. 22-23.

19. Журавлев В.А., Жалимбетов С.Ж., Васькин В.В., Каметов Н. Создание интегрированных САПР ТП литейного производства // Литейное производство. 1988. № 10. С. 4-5.

20. Журавлев В.А., Колодкин В.М. Теория двухфазной зоны фундамент САПР литейных технологий // Системы автоматизированногопроектирования и управления качеством в литейном производстве. JL: Труды ЛПИ. 1989. №433.-С. 6-15.

21. Заславский Б.В. Краткий курс сопротивления материалов. Учебник для авиационных специальностей вузов. М.: Машиностроение, 1986. 328 с.

22. Захаров М.В., Новиков И.И., Рытвин Е.И. Высокопрочный и теплопрочный силумин АЛ7-4. // Новые материалы и сплавы для машиностроительной промышленность. М.: ЦИТЭИН, 1961. № 8, 16 с.

23. Изотов В.А., Чистяков В.В. Выбор с помощью ЭВМ оптимальных параметров заливки форм алюминиевыми и магниевыми сплавами // Литейное производство. 1987. № 10. С. 34.

24. Ильин В.П., Туракулов A.A. Об интегробалансных аппроксимациях трехмерных краевых задач. Препринт № 986. Новосибирск: РАН, Сиб. отд-ние, ВЦ, 1993.-24 с.

25. Ильюшин А. А. Механика сплошной среды. М.: Изд-во МГУ, 1978. -286 с.

26. Иоффе М.А., Боровский Ю.Ф., Яценко A.A. Системный анализ техпроцессов литья // Литейное производство. 2000. №1. С. 32-33.

27. Каблов E.H. Литые -лопатки газотурбинных двигателей (сплавы, технология, покрытия). М.: МИСИС, 2001. 632 с.

28. Колобнев И.Ф., Крымов В.В., Мельников A.B. Справочник литейщика. Цветное литье из легких сплавов. Изд. 2-е, переработ, и доп. М.: Машиностроение, 1974, 416 с.

29. Корольков A.M. Литейные свойства металлов и сплавов. М.: Наука, 1967 199 с.

30. Коцюбинский О. Ю. Коробление чугунных отливок от остаточных напряжений. М.: Машиностроение, 1965. 175 с.

31. Кошкин В.В., Лебедев В.М., Энтин Л.Х. Высокопрочный и жаропрочный литейный алюминиевый сплав // Высокопрочные цветные сплавы и прогрессивные методы производства отливок. М.: МДНТП. 1983. С. 8-11.

32. Кропотин В. LVMFlow интеллектуальный инструмент технолога-литейщика // Литейное производство. 2002. № 9. - С. 29-30.

33. Константинов Л.С., Трухов А. П. Напряжения, деформации и трещины в отливках. М.: Машиностроение, 1981. 197 с.

34. Литье по выплавляемым моделям. Изд. 4-е. под. ред. В.А. Озерова. М.: Машиностроение, 1994. 448 с.

35. Марков Г.И. Оптимизация состава и свойств в твердожидком состоянии высокопрочных алюминиевых сплавов, предназначенных для литья в металлические формы. Дис. кан. техн. наук. М.: «МАТИ» - РГТУ, 1978.

36. Марчук Г.И. Методы вычислительной математики. М.: Наука, 1989. -608 с.

37. Марчук Г.И., Агошков В.И. Введение в проекционно-сеточные методы. -М.: Наука, 1981.-416 с.

38. Мельников A.B., Бурыгин A.A., Постников Н.С. Высокопрочный литейный алюминиевый сплав ВАЛ12. // Высокопрочные цветные сплавы и прогрессивные методы производства отливок. М.: МДНТП. 1983. С. 4-8.

39. Милиции К.Н., Кононов В.М. К вопросу модифицирования литейных алюминиевых сплавов германием. // Современные цветные сплавы и прогрессивные методы литья. М.: МДНТП. 1974. С. 92-96.

40. Митчел Э., Уэйт Р. Метод конечных элементов для уравнений с частными производными. М.: Мир, 1981.-216 с.

41. Михлин С.Г. Численная реализация вариационных методов. М.: Наука, 1966.-432 с.

42. Моисеев B.C. Разработка методов проектирования литниково-питающих систем и средств управления затвердеванием отливок на основе решения комплекса технологических задач. Дис. докт. техн. наук. М.: «МАТИ» -РГТУ, 1997.-379 с.

43. Моисеев B.C., Смыков А.Ф. Оптимизационный подход к расчету литниково-питающих систем и средств воздействия на направленность затвердевания отливок // Литейное производство. 2000. № 7. С. 49-51.

44. Монастырский A.B. Моделирование литейных процессов. Работаем в «ПолигонСофт» // Литейное производство. 2009. № 6. С. 19-22.

45. Монастырский A.B. Моделирование литейных процессов. Работаем в ProCAST // Литейное производство. 2009. № 2. С. 29-34.

46. Монастырский В.П., Монастырский A.B., Левитан Е.М. Разработка технологии литья крупногабаритных турбинных лопаток с применением систем «Полигон» и ProCAST // Литейное производство. 2007. № 9. С. 2934.

47. Мондольфо Л.Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1979. 639 с.

48. Неуструев A.A. Состояние и задачи развития САПР ТП литейного производства // Литейное производство. 1987. № 11. С. 22-23.

49. Неуструев A.A., Галкин М.Н. Формирование цилиндрических бобышек и плоских ребер в песчаной форме. Труды МАТИ, вып. 49. М.: Оборонгиз, 1960.-С. 79-102.

50. Неуструев A.A., Макарин B.C., Моисеев B.C., Пантюкин В.П. Пакеты прикладных программ САПР ТП литейного производства // Литейное производство. 1988. № 10. С. 11-12.

51. Неуструев A.A., Моисеев B.C., Смыков А.Ф. Разработка САПР технологических процессов литья. М.: ЭКОМЕТ, 2005. 216 с.

52. Неуструев A.A., Смыков А.Ф. Автоматизированный расчет отливок в формах по выплавляемым моделям // Проблемы литейной технологии. Сб. научн. трудов. Пермь: ППИ, 1991. С. 43-48.

53. Неуструев A.A., Смыков А.Ф., Денисов А.Я. и др. Автоматизированное проектирование техпроцессов литья по выплавляемым моделям турбинных лопаток // Литейное производство. 2002. №7. С. 23-24.

54. Неуструев A.A., Смыков А.Ф., Моисеев B.C. Модульное структурирование САПР технологий литья // Литейное производство. 2002. №11.-С. 13-15.

55. Нехендзи Ю. А. Стальное литье. М.: Металлургиздат, 1948. 766 с.

56. Никитина М.Ф., Марков Г.И. Определение механических свойств сплавов в твердожидком состоянии. // Повышение качества и надежности литых изделий. Ярославль: ЯПИ, 1976. С. 10-14.

57. Никитина М.Ф., Марков Г.И. Регрессионный анализ технологических свойств сплава типа ВАЛЮ при литье в кокиль. // Прогрессивные процессы и материалы в литейном производстве. Ярославль: ЯПИ, 1979. С. 3-8.

58. Новиков И.И. Горячеломкость цветных металлов и сплавов. -М.: Наука, 1966. 300 с.

59. Норри Д., де Фриз Ж. Введение в метод конечных элементов: Пер. с англ. М.: Мир, 1981.-304 с.

60. Огородникова О.М., Мартыненко C.B., Грузман В.М. Прогнозирование кристаллизационных трещин в стальных отливках // Литейное производство. 2008. № 10.-С. 29-34.

61. Огородникова О.М., Пигина Е.В., Мартыненко C.B. Компьютерное моделирование горячих трещин в литых деталях // Литейное производство. 2007. № 2. С. 27-30.

62. Огородникова Ольга, Маталасов Сергей. Автоматическая генерация конечно-элементной сетки в литейном моделировщике WinCast // САПР и графика. 2002. №7. С. 5-8.

63. Оден Дж. Конечные элементы в нелинейной механике сплошных сред. М.: Мир, 1976.-465 с.

64. Оно А. Затвердевание металлов. -М.: Металлургия, 1980. 150 с.

65. Портной В.И., Фукс А.И., Балакин И.Я. Автоматизация формирования карт технологического процесса литья в песчаные формы // Литейное производство. 1986. №6. С. 24-25.

66. Постников Н.С. Упрочнение алюминиевых сплавов и отливок. М.: Металлургия, 1983. 119 с.

67. Прохоров H.H. Технологическая прочность металлов в процессе кристаллизации при литье // Литейное производство, 1962. № 4. С. 24-27.

68. Прохоров H.H. Технологическая прочность металлов при сварке. М.: НТО Машпром, 1960. 59 с.

69. Разработка и внедрение САПР ТП литья лопаток ГТД с машинной распечаткой технологической документации // Отчет по научно-исследовательской работе. Тема № 1685/3. Научн. рук. A.A. Неуструев, отв. исп. А.Ф. Смыков. М., 1991. 25 с.

70. Рихтер Р. Конструирование технологичных отливок. Пер. с нем. Под ред. Б. В. Рабиновича. М.: Машиностроение, 1968. 254 с.

71. Русинов А.П., Крестмеран Г.М., Десницкий В.В., Назаратин В.В. Проектирование питания стальных отливок для мелкосерийного производства // Литейное производство. 1984. № 3. С. 17-18.

72. Рыбкин В.А. Разработка рациональной технология литья по выплавляемым моделям // Литейное производство. 1989. № 9. С. 13-14.

73. Рыбкин В.А., Бугрова И.А. Синтез технологий производства сложных отливок // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1988. № 12. С. 80-83.

74. Рыбкин В.А., Голенков Ю.В. Разработка программ выбора и расчетов на ЭВМ технологий литья // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1988. № 2. С. 101-105.

75. Ряховский А.П. Исследование и разработка высокопрочного технологичного литейного алюминиевого сплава для кокильного литья. Дисс. К.т.н., Москва, 1984.

76. Самарский A.A. Теория разностных схем. М.: Наука, 1983. 616 с.

77. Севастьянов П.В. Моделирование, идентификация и оптимизация процессов литья в металлические кристаллизаторы // Литейное производство. 1989. № 10.-С. 21.

78. Севастьянов П.В. Построение глобального критерия в задачах нечетной многокритериальной оптимизации. // Управление распределенными системами с подвижным воздействием. Куйбышев: 1983. С. 142-143.

79. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов: Пер. с англ. М.: Мир, 1979.- 392 с.

80. Скарбинский М. Конструирование отливок. М.: Машгиз, 1961. 574 с.

81. Смыков А.Ф., Неуструев A.A. Автоматизированное проектирование технологических средств воздействия на питание лопаток турбин при ЛВМ // Заготовительное производство в машиностроении. 2005. №8. С. 5-7.

82. Смыков А.Ф., Петров Д.Н., Фоченков Б.А. Автоматизированная разработка технологии производства слитков из жаропрочных сплавов // Литейщик России. 2009. №11. С 25-27.

83. Солнцев Ю.П., Викулин A.B. Прочность и разрушение холодостойких сталей. М.: Металлургия, 1995. 256 с.

84. Спектрова С.И., Лебедева Т.В. Определение горячеломкости алюминиевых и магниевых сплавов // Заводская лаборатория. 1950. № 9. С. 1104-1107.

85. Стренг Г., Фикс Дж. Теория метода конечных элементов. М.: Мир, 1977. -350 с.

86. Тимофеев А. А., Шумов И. Д. Проба на литейные напряжения // Литейное производство. 1971. № 7. С. 40-41.

87. Тихомиров М.Д. Модели литейных процессов в САМ ЛП «Полигон». Труды ЦНИИМ, вып. 1. С.-Петебург: 1995. С. 21-26.

88. Тихомиров М.Д. Моделирование тепловых и усадочных процессов при затвердевании отливок из высокопрочных алюминиевых сплавов и разработка системы компьютерного анализа литейной технологии: Автореф. канд. дис. С.-Пб.: 2004. 19 с.

89. Тихомиров М.Д. Основы моделирования литейных процессов. Важные особенности систем моделирования // Литейное производство. 2004. № 5. -С. 24-30.

90. Тихомиров М.Д. Основы моделирования литейных процессов. Системы синтеза литейной технологии и их отличие от систем моделирования литейных процессов // Литейное производство. 2004. № 2. С. 28-31.

91. Тихомиров М.Д., Голод В.М., Морозов Б.М. Моделирование технологических процессов литья // Литейное производство. 1994. № 10. С. 48-50.

92. Тихомиров М.Д., Комаров И.А. Основы моделирования литейных процессов. Что лучше метод конечных элементов или метод конечных разностей? // Литейное производство. 2002. № 5. - С. 22-28.

93. Фукс А.И., Блок Л.Э., Левит М.Г., Вопиловский В.Н. Автоматизированное рабочее место технолога-литейщика // Литейное производство. 1989. № ю. С. 27-28.

94. Чеботарев A.C. Разработка и внедрение метода расчета прибылей стальных равностенных (простых) отливок для тяжелого машиностроения: Автореф. канд. дис. М.: 1978. 19 с.

95. Чистяков В.В. Методы автоматизированного проектирования систем заполнения и питания отливок в песчаных формах // Литейное производство. № 10. 1988.-С. 13-14.

96. Чистяков В.В. Системотехнический анализ режимов заливки литейных форм. Интенсификация и совершенствование технологических процессов в литейном производстве. Ярославский политехнический институт: 1987. С. 5-12.

97. Шпейзман В. М. Жидкотекучесть и горячие трещины в стали. // Современная технология поучения высококачественных стальных отливок. Труды конференции. Под ред. Н. С. Крещановского. ВНИТОЛ М.: Машгиз, 1953.-265 с.

98. LVMFlow CV точный и самый быстрый инструмент технолога литейщика! // Литейщик России. 2010. № 5. - С. 14-16.

99. Bailey R.W. Creep of steel under simple and compound stresses and the use of high temperature in steam power plant. // Transactions of the World Power Conference. V. 3. Tokyo: 1929.

100. Bailey R.W. The utilization of creep test data in engineering design // The institution of mechanical engineers. Proceeding. 1935. V. 131. -P. 131-269.

101. Bank R.E., Rose D.J. Some error estimates for the box method // SIAM J. Numer. Anal. 1987. Vol.24, P.777-787.

102. Bracale G. Shrinkage brittleness tendencies of high purity Al-Cu and Al-Cu-Si alloys // 36-eme Congress foundrie. Belgrad: 1969. s.e., s.a., 13-1/1-1/21.

103. Cai Z. A theoretical foundation of the finite volume element method // Thes. University of Colorado at Danver. 1990.

104. Cai Z. On the finite volume element method // Numer. Math. 1991. Vol.58. P.713-735.

105. Cai Z., McCormic S. On the accuracy of the finite volume element method // SIAM J. Numer. Anal. 1990. Vol.27. P.636-655.

106. Hackbush W. On first and second order box schemes. // Computing. 1989. Vol. 41. -P.227-296.

107. Hartmann R., Koinov I., Poliakov S., Popkov V. Rechnergestiitzte Generierung von Kiihlkorpersystemen fur Sandformguss // Giessereiforschung 56 (2004) №4. P. 143-149.

108. Hartmann. R., Korovin. V., Poliakov S., u.a. Fehlertolerante Gusstuckkonstitution unter Vcrwendung aulomatisch generierter Speiserysteme // Giesserciforschung 53 (2001) № 3. P. 122-129.

109. Kubota M., Kitaona S. Studies of the cast cracking characteristics of Aluminum alloys // The journal of the Japan Foundrymen's Society. 1974. № 8. -P. 773-774.

110. Niyama E., Uchida T., Morikawa M., Saito S.: A Method of Shrinkage Prediction and Its Application to Steel Casing Practice // Am. Foundrymen's Soc. Int. Cast Met. J. 1982. vol. 7(#3), P. 52-63.

111. Norton F. H. Creep of Steel at high temperatures. New York: Mc. Graw-Hill Book Company. 1929. -67 p.

112. Perzyna P. Fundamental problems in viscoplasticity // Adv. Appl. Mech. 1966. V. 9.-P. 243-377.

113. Perzyna P. The constitutive equations for the rate sensitive plastic materials // Quart. Appl. Math. 1963. Vol. 20. №4.

114. Perzyna P. Thermodynamic theory of viscoplasticity // Advances in Applied Mechanics. 1971. Vol. 11. P. 313-354.

115. Perzyna P., Wojno W. On the constitutive equations for the rate sensitive plastic materials of finite strain // Arch. Mech. Stoc. 1968. Vol. 20. №5.

116. ProCAST 2008 User's Manual Volume 1. ESI Group: 2008. 441 p.

117. Qianfranco Fortina. Correlation between castability, hottearing and solidification properties of aluminum casting alloys // Aluminio. 1979. V. 48. № 5. -P. 225-232.

118. Sahm P.R., Hansen P.N. Numerical Simulation and Modelling of Casting and Solidification Processes for Foundry and Cast-House, International Committee of Foundry Tehnical Assotiations: 1984. 253 p.137