автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Разработка технологии изготовления художественных отливок с повышенной точностью рельефа

7. Общие выводы.

Кабинетное художественное литье выполняемое в стиле барокко, роккоко или ампир обладает помимо проработанной пластики развитым макрорельефом поверхности представляющем собой возвышения над телом отливки высотой 0,5.2мм и сходящихся у вершины на радиус 1.0,15мм.

Анализ технологии изготовления художественного литья методом ЛВМ как единой системы позволил сформулировать следующие принципы получения отливок с развитым макрорельефом не требующем последующей обработки:

1. Установлено, что основой качества художественных отливок является точность отпечатка по отношению к мастер модели и чистота поверхности. Низкие механические свойства и внутренние дефекты браком не являются.

2. Формирование макрорельефа отливки происходит при взаимодействии жидкой фазы формообразующего материала и оснастки. Определяющем фактором являются поверхностные силы при наличии температурного режима обеспечивающего жидкое агрегатное состояние одной из контактирующих фаз.

3. Установлено , что определение поверхностного натяжения модельного состава и огнеупорной суспензии рационально проводить методом счета капель. Теневой метод обеспечивает измерение краевого угла смачивания с точностью до 1°. Краевой угол смачивания медных сплавов измеренный методом наклоняющейся пластинки показал разброс результатов в пределах 5°.

4. Показано, что выплавляемые модели отливок массой до 10кг предпочтительно изготовлять из модельных составов типа Р-3, обладающих согласно проведенным измерениям 0о=66° и стж.г.=3,5мН/м при температуре заливки 75°С. Экспериментально установлено, что

-2/2 при данной температуре заливки заполняются стенки толщиной менее 1мм с @о=100° чем обеспечивается возможность выема модели с развиты макрорельефом без повреждений.

5. Модельные составы на парафино-церезиновой основе с добавкой полиэтилена или полистерола на подложке из искуственного каучука имеют, согласно проведенным измерениям, 0о=13О°при суж.г=38 мН/м, что ограничивает возможность воспроизводить макрорельеф с диаметром вершины менее 1,5. 1мм при свободной заливке.

6. Экспериментально показано, что разделительные смазки для пресс-форм в виде синтетических машинных масел не изменяют режима смачивания оснастки, но обладают способностью скапливаться в элементах макрорельефа под действием капиллярного давления и тем самым приводят к потере профиля на модели.

7. Установлено, что в пресс-формах из искуственных каучуков и силоксановых герметиков возможно получение макрорельефа с диаметром вершины 0,2мм, при этом величина гидростатического напора не оказывает влияние на заполняемость начиная с 50мм. В случае нагрева оснастки до 50.80°С могут быть заполнены полости с диаметром вершины менее 0,1мм, но возросшие силы адгезии не позволяют извлечь годную модель.

8. Экспериментально установлено, что на заполняемость макрорельефа пресс-формы не влияет ориентация свободной поверхности расплава относительно направления силы тяжести, при наличии направленного вытеснения воздуха из оснастки. Материалы пресс-форм не оказывают влияния на характер поверхностных взаимодействий в части значений 0о и аж г. Эластичная оснастка имеет преимущество перед жесткой в отношении выема модели происходящего на локальном, перемещающемся участке с меньшими напряжениями в модели, что позволяет получать заготовки с толщиной 1.2мм и развитым макрорельефом.

9. Теоретически установлено и экспериментально подтверждено, что профиль макрорельефа отливки желательно иметь в виде сходящихся парабол с возможно большим углом наклона касательной (угол ¥). Это связано с увеличением радиуса кривизны свободной поверхности фронта потока, уменьшением капиллярного сопротивления и соответственно большей глубины проникновения расплава модельного состава в полости пресс-формы.

10. Огнеупорные суспензии на основе гидролизованного этилси-ликата в интервале плотности 1500—1800кг/м3, согласно проведенным измерениям, обладают статическим краевым углом смачивания ©о<60° и поверхностной энергией от 90 до 40 мн/м, что обеспечивает качественное оформление полостей керамической оболочки сходящихся на радиус 0,1мм. Установлено, что огнеупорные суспензии указанной плотности не зависимо от типа наполнителя (корунд, НКС), марки этилсиликата, типа растворителя (ацетон, этиловый спирт) имеют те же параметры ©о и стж.г .Таким образом любая суспензия содержащая в своем составе низкомолекулярный органический растворитель может быть использована в художественном литье.

11. Медные сплавы Л С 59—1и Бр ОЦСН 3—7—5—1 согласно проведенным измерениям имеют ©о=140°на керамической подложке. Экспериментально установлено, что эти сплавы при температуре формы составляющей 90% от температуры ликвидус металла заполняют полость с диаметром вершины 0,1мм.

12. Эксперименты по заполнению полостей керамических оболочек сечением 0,1 на 5мм медным сплавом показали отсутствие влияния запираемого воздуха на глубину проникновения металла, это позволяет исключить данный фактор из возможных причин брака в виде сглаженного макрорельефа.

13. Численное моделирование показало, что температура фронта потока жидкого металла в элементе макрорельефа керамической фор

- 214 мы имеет температуру ликвидус при заполнении стояка на 1/3. Таким образом увеличивать гидростатический напор металла свыше 70мм от верхней точки отливки не целесообразно, если температура формы составляет менее 90% от температуры ликвидус металла.

14. Согласно проведенным расчетам, заполнение макрорельефа керамической формы металлом происходит ступенчато по мере возрастания напора в стояке причем длительность остановок возрастает при уменьшении диаметра фронта потока. В производственных условиях желательно уменьшать время заливки, а на заключительной стадии использовать гидродинамический напор струи расплава.

15. Результаты исследований внедрены на действующем производстве фирм «Рестамп» и «Биана» при выпуске свыше 5т художественных отливок в год.

1. Адамсон А. Физическая химия поверхностей. М.: Мир.,1979.

2. Арзамасов Б.Н. Конструкционные материалы. Справочник. М.: Машиностроение., 1990. с. 84—104.

3. Арсеньев JI.B., Бедчер Ф.С., Богов И.А. и др. Газотурбинные установки. Конструкция и расчет: Справочное пособие. JL: Машиностроение., 1978. с. 35.

4. Баландин Г.Ф. Основы теории формирования отливки. 4.1. Тепловые основы теории. Затвердевание и охлаждение отливки. М.: Машиностроение., 1976. с. 191—200.

5. Берг П.П. Формовочные материалы. М.: Машиностроение., 1963. С. 314.

6. Берг П.П. Качество литейной формы. М.: Машиностроение., 1971. с.253.

7. Бертман В.А., Поляков С.Н. Компьютерное моделирование заполнения тонкостенных отливок при литье по выплавляемым моделям. Литейное производство,- 1998,- №1.

8. Бречко A.A., Великанов Г.Ф. Формовочные и стержневые смеси с заданными свойствами. Л.: Машиностроение., 1982.

9. Бреполь Э. Теория и практика ювелирного дела. Л.: Машиностроение., 1982.

10. Бронштейн И.Н., Семендяев К. А. Справочник по математике. М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы., 1957. с.234.

11. Быховский А.И. Растекание. Киев.: Наукова думка., 1983.

12. Вартгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Физматгиз., 1972.

13. Васильев В.А. Особенности ювелирного литья по выплавляемым моделям. Литейное производство.- 1996,- №9.

14. Вейник А.И. Проблемы теплообмена при литье. Минск.: Ре-дакционно издательский отдел БПИ им. И.В. Сталина., 1960. с.21.

15. Воздвиженский В.М., Грачев В.А., Спасский В.В. Литейные сплавы и технология их плавки в машиностроении. М.: Машиностроение., 1984.

16. Выгодский М.Я. Справочник по элементарной математике. М.: Наука., 1982.

17. Гаранин В.Ф., Мурнина A.C., Куренкова O.A. Водные этилси-ликатные связующие в литье по выплавляемым моделям. Литейное производство.- 1997.- №4.

18. Гаранин В.Ф., Озеров В.А., МурнинаА.С., Куренкова O.A. Выплавление моделей из оболочковых форм. Литейное производство. — 1997.№2.

19. Гаранин В.Ф., Фирсов В.Г., Мурнина A.C. Влияние режимов сушки на прочность оболочек для литья по выплавляемым моделям. Литейное производство,- 1993.- №12.

20. Галдин Н.М., Чистяков В.В., Шатульский A.A. Литниковые системы и прибыли для фасонных отливок. М.: Машиностроение., 1992.

21. Герман Г. Сверхбыстрая закалка жидких сплавов. М.: Металлургия., 1986. с.37,221.

22. Гегузин Я.Е. Капля. М.: Наука., 1887.

23. Герасимов С.П. Исследование некоторых процессов плавки и кристаллизации литейных медных сплавов и их связь с поверхностным натяжением расплавов. Автореферат. М.: 1972.

24. Горюнов Ю.В., Сумм Б.Д. Смачивание. М.: Знание., 1972.

25. Затуловский С.С. Суспензионная разливка. Киев.: Наукова думка., 1981.-21726. Гуляев Б.Б. Теория литейных процессов. JL: Машиностроение., 1976. с. 14.

26. Гуляев Б.Б., Корнюшкин O.A., Кузин A.B. Формовочные процессы. Л.: Машиностроение., 1987.

27. Десницкий В.В. Автоматизированное проектирование технологии изготовления отливок. Л.: Ленинградский университет., 1987.

28. Десницкий В.В.6 Суханова В.П. Моделирование процесса заполнения отливок. В кн. Совершенствование технологии литых заго-товок.СПб.: СПИМаш.- 1996.

29. Евстигнеев А.И., Петров В.И., Куренков В.И., Сапченко И.Г., Васин В.В., Хосен Ри. Армированаие оболочковых форм фарфоровой крошкой. Литейно производство.- 1992.- №7.- с.21—22.

30. Евстигнеев А.И., Куренков В.И., Петров В.В. и др. Выбор типа стояка при литье по выплавляемым моделям. Литейное производство. 1994.- №3.- с. 18—19.

31. Евстигнеев А.И., Дмитриевский И.П., Сапченко И.Г., Тимефе-ев Г.И. Исследование закономерностей процесса выплавления моделей из оболочковых форм. Литейное производство.- 1994.-№3.-с.17—18.

32. Захаров A.M. Промышленные сплавы цветных металлов. М.: Металлургия., 1980.

33. Зотов Б.Н. Художественное литье. М.: Машиностроение .,1988.

34. Ивнов В.Н., Зарецкая Г.М. Литье в керамические формы по постоянным моделям. М.: Машиностроение., 1975. с.44.

35. Иванова Л.А. Процессы формирования отливок с тонкорельефной поверхностью повышенного качества. Диссертация на соискание ученой степени доктор технических наук. Одесса., 1983.

36. Иванова Т.В., Киселева Г.А., Кирилова Т.М., Замараев П.И. Совершенствование процесса изготовления керамических форм. Литейное производство.- 1992.- №7.-с. 18—19.

37. Иткис З.Я., Васин Ю.П. Аналитическое решение задачи проникновения жидкого металла в поры формы. В сб. Прогрессивные методы изготовления литейных форм. Челябинск. ЧПИ., 1968.

38. Калюкин Ю.Н. Направленная кристаллизация жаропрочных сплавов для газотурбинных двигателей. Литейное производство.-1997.- №4.

39. Кестнер O.E., Бараданьянц В.К., Лапидовская Л.А., Лотарева О.Б. Точное литье цветных сплавов в гипсовые и керамические формы. М.: Машиностроение., 1968.

40. Копаневич Е.Г. Точность изготовления отливок. М.: Машиностроение 1963. с.204.

41. Корольков A.M. Литейные свойства металлов и сплавов. М.: Наука., 1967.

42. Кунин Л.Л. Поверхностные явления в металлах. М.: Машиностроение., 1955. с.63.

43. Курдюмов A.B., Пикунов М.В., Чурсин В.М. Литейное производство цветных и редких металлов. М.: Металлургия., 1982.

44. Куманин И.Б. Вопросы теории литейных процессов. М.: Машиностроение., 1976.

45. Лапшин A.B. Развитие теории и практического использования пристеночной кристаллизации. Автореферат на соискание ученой степени доктор технических наук. СПб.- 1996.

46. Лебедев К.П. Литейные бронзы. Л.: Машиностроение .,1975. с.21.

47. Магницкий О.Н., Пирайнен В.Ю. Художественное литье.-СПб.:Политехника., 1996.

48. Миссол В. Поверхностная энергия раздела фаз в металлах. М.: Металлургия., 1978. с.21.

49. Надеждин A.M. Цветное литье. М.: Машиностроение.,- 2/91989. с.352.

50. Найдич Ю.В. О методике измерения поверхностного натяжения по форме растекшийся капли. Информационное письмо №44. Академии наук УССР. Институт металлокерамики и специальных сплавов.

51. Найдич Ю.В. Исследования смачиваемости, контактного взаимодействия и капиллярных явлений в системах, образованных металлическими расплавами и твердыми телами различной физико- химической природы. Автореферат. Киев. 1969.

52. Ниженко В.И., Флока Л.И. Справочник. Поверхностное натяжение жидких металлов и сплавов. М.: Металлургия., 1981.

53. Оболенцев Ф.Д. Качество литых поверхностей. М.: Машгиз.,1961.

54. Оболенцев Ф.Д. К вопросу о технологии художественного ли-тья.-Литейное производство.-1981,- №3. с.28.

55. Орлов Н.Д., Чурсин В.М. Фасонное литье из сплавов тяжелых цветных металлов. Справочник литейщика. М.: Машиностроение., 1971.

56. Патент 2034681 Россия, МКИ, В22. D24/04/ Корянин С.В, Кац Э.Л., Москвин А.Д., Спиридонов Е.В., Лубенец В.П.

57. Патент 2055676. Россия МКИ В22 С7/02 Паршин.А.П., Абада-ев A.B., Танкевич Б.М.; НИИ металлургических технологий-№5066899/02, Заявлено 15.07.92; Опубл. 10.03.96. Бил. №7.

58. Перминов О.Н. Програмирование на языке Паскаль. М.: Радио и связь., 1988. с.21.

59. Пучков В.Г. Изготовление отливок с декоративным рельефом. Литейное производство. — 1992.- №10.- с.27—28.

60. Рубцов H.H., Балабин В.В., Воробьев М.И. Литейные формы. М.Машиностроение., 1959. с.287.

61. Самсонов Г.Ф. и др. Физико химические свойства окислов.- гго

62. Справочник. M.: Металлургия., 1978. с. 402.

63. Семенченко В.К. Поверхностные явления в металлах и сплавах. М.: Гостехиздат., 1957.

64. Сварика A.A. Покрытия литейных форм. М.: Машиностроение., 1977. с. 15.

65. Смирягин А.П., Смирягина H.A., Белова A.B. Промышленные цветные металлы и сплавы. М.: Металлургия., 1974. с. 143.

66. Сумм Б.Д., Горюнов Ю.В. Физико-химические основы смачивания и растекания. М.: Химия., 1976.

67. Урвачев В.П., Кочетков В.В., Горина Н.Б. Ювелирное и художественное литье по выплавляемым моделям сплавов меди. Челябинск.: Металлургия., 1991.

68. Цибрик А.Н., Семенюк JI.A., Цибрик В.А. Физико-химические постоянные материалов и параметры процессов литья. Киев.: На-укова думка., 1987. с.185.

69. Циглов Д.А., Шаршин В.И., Скитович C.B. Применение литейных технологий для реставрации художественных изделий. Литейное производство. — 1996. -N9.

70. Чилкова А.Д., Аванова В.Н. Совершенствование изготовления керамических форм. Литейное производство., 1973.-№12 — с.15—18.

71. Чурсин В.М. Плавка медных сплавов. М.: Металлургия., 1982.

72. Шуб И.Е. Точное литье по выплавляемым моделям. Л.: Машиностроение., 1968.

73. Шкленник Я.И., Озеров В.А. Литье по выплавляемым моделям. М.Машиностроение. 1984. с. 198.

74. Янагида X. Точная техническая керамика. М.: Металлургия., 1986. с.27.

75. Andrzei Budalker, Jrzu Mutwil. Die Bestimmung des Formful-lungsverhaltens mittels Modellversuch // Giessereitechnik.-1988.-N5.

76. Gunter H. Schmidt. Gieserei über Jarhunderte //Gitssereitech-nik.-1986.-N10.

77. Bohunovsku G., Czikel J., Krainer E. Prufung für die Masken-formferfaren, insbesodere Keramikformen // Giesserei Rdsch.- 1989.-N3.

78. Giacomelli Giorgio. Fusione di precisione a 'cera persa' dal rinasci-mento ai giorni nostri. 1 Parte. Mecc mod.- 1996.-17, №2.

79. Damm N., Solis M., Grise D. Modernisierung einer Maschinen-formrei unter Einsatz des Formferfarens mit dynamischer Impulsverdichtung // Giesserei.-1993- 80, №9.

80. Eberhard A., Michael S. Optimales Gestalten von Guswerkstuck-en.- Aspekte und Erfahrungen // Konstr. + giessen.- 1994,- №1.

81. Eilenghaus W. Kernherstellungsferfahren der neunziger Jahre // Giesserei.- 1993,- 80, №5.

82. Flemming E., Stolzel K. Historische Kamin und Ofenplatten aus Guseisen.//Giessereitechnik.- 1990.- №1.

83. Ganser Thomas. Für enge Mastoleransen und komplizirte Formen-Feingus // Konstr.+Giessen.- 1990.-N3.

84. Gelhaar A., Liesenberg O. Gusteile aus GA1 Cu 4 Ti Mg — Ein-flus von Erstarrungsbedingungen und Wärmebehandlung auf die mechanischen Eigenschaften.// Giessereitechnik.-1986.-N6.

85. Hauschild E. Stahlfeingus — Möglichkeiten und Grenzen // Konstr. + Giessen.- 1993.- №2.

86. Hubler J. Die Ermittlung der Abkuhlzeit von Gusstuken in der Form ein Beitrag zur optimalen Prozesgestaltung. // Giessereitechnik.-1986,-№1.

87. Krause H., Schiebold K., Nielebok F., Obieglo B. Fullstandsmes-sungen an Gusformen als Beitrag zur Verbesserung des Ausbringens bei Stahlformgus. // Giessereitechnik.- 1990.-N1.

88. Kopp R., Tietmann A., Bremmer T. Giesschmieden und Thixo-schmieden Bauteilherstellung im teilerstarrten Zustand. // Umformtechnik.1993.-№1.

89. Liesner Ch. Htrsteilung und Anwendung von Feingusteilen aus Aluminium- und Titan-Legierungen Integral gegossen. // Konstr. Ebm. Meth.- 1988.-N8.

90. Lipske H. Aus der Erzeugnisgruppe 12 'Kuntgus' — Darstellung des Lauchhammerbildgusses. // Giessereitechnik.- 1988,- №10.

91. Ruegg W. Gipsformguss — ein bewertes Genaugiess — verfahren // Mfschinenban.- 1977.- №6.

92. Rudolph S., Klein F. Einsats von Bornitrid — Schlichten im prak-tichen Betrieb der Druck — und Kokillengiesereien. // Giesserei.1993.- №8.

93. Schröder A. Methodische Entwicklung eine echnologisch — numerischen Steuerung zur Gustuckherstellung in Sandformen. // Giesserei Rdsch.- 1992.- №7.

94. Schilder R. Moderne Prozesfuhrung für Hochleistugs — Induktin-sofen. // Elektrowerme. Inf. B.- 1992.- №4.

95. Schmitt E. Kfmin, Ofen und Takenplatten aus Saarlandischen Eisenweken. Dusseldorf. 1967.

96. Werner Tilch. Stand und Entwicklungstendenzen der Kernfertigung. // Giessereitechnik.- 1986.- №4.

97. Wang O., Schi J. Untersuchung zum Trennmittel für Gold — Box — Verfahren. // Giesserei Rdsch.- 1994.- №41.

98. Wagner K., Pacyna H. Neue Erkenntnisse zur Verbesserung der Mashaltigkeit von Gusstucken. // Giessen Rdsch.- 1993.- №11—12.

99. Werning H. Mit Feingus Bearbeitungs- und Vontagtkosten senken. // VDI — Zeitschrift.- 1989.- №3.

100. Werning H. Hohe Genauigkeit und Oberflachengute. // Ind. Anz.- 1988.- №74.

101. Werner T., Eckart F. Alternatiwe Formvervahren — Technologien, Einsatzmoglichkeiten und Einsatzgrenzen. // Giessereitech-223 nik.-1990.- №1.

102. Weinacht W. Utersuchungsergebnisse über den Bindemechanis mus und das Stabilitatsverhalten von Feingus — Keramikformen. // Giessereitechnik.- 1989.- №8.

103. Zeumer M., Fuchs H. Das Sandgiesverfahren als flexibles Ferti gungssystem für hohwertige Leichtmetall — Gusstucke. // Gies serei.-1992.- №20.-226Г