автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Совершенствование технологии и создание оборудования для литья под регулируемым давлением на основе исследования реологических свойств алюминиевых сплавов

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДШН НАУК УКРАИНЫ

СЭ ФШШЮ-ТШОЛОГИЧДОКИЙ ИИСШ1УТ МЕТАЛЛОВ И СШАШВ LU

совк1Ш1СТвовАНии тдаолоши и создание

ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ЛШ'ЬЯ ШД 1'£Л'УЛШУь,>1иЛ ДАЫШИЛ НА ОСНОВЕ ИССЛ ВДОВАМИ НЮ>Ю1ИЧШШХ СВОЙСТВ А.'ЦШ1ИШХ СШАВОВ

Специальность: CJb.I6.C4 - Литейное гцюи.чвпцство

диссертации на соискание ученой степени диктора технических наук

•е

-а-

c4j

У.1Щ G21.74.04/07:609.?It).Oí)I.íyü

На правах рукописи

(ШСКЕВ ИЛИИ ВАШЛЬШЧ

А В Т 0 1' Ii « К i' А Î

Киев-1У>>

Бялик Олег Михайлович

Ершов Геннадий Степанович

Работа выполнена я Физико-технологическом институте металлов и сплавов Национальной академии наук Украины г.Киев

Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой Киевского политехнического института

Доктор технических наук, ведущий научный сотрудник Института проблем материаловедения HAU Украины, г.Киев

Доктор технических наук, ведуидай научный сотрулник Физико-технологического института металлов и сплавов HAH Украины, г.Киев Ведущее предприятие: Индустриальный институт, г.Луцк.

Защита состоится на заседании специализированного ученого совета Д.01.97.01 в Физико-технологическом институте металлов и сплавов HAH Украины по адресу: 26üiB0, ГСП, Киев-142, проспект Вернадского, 34/1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Физико-технологического института металлов я сплавов HAH Украины.

Шнитке Владимир Константинович

1997 г. в А

»¿а час

Автореферат разослан 1997 г.

Ученый секретарь специализированного ученого совета, доктор технических наук

Е.Г.АфтандаляНц

ОМАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГАсДТи

АКТУАЛЬНОСТЬ ИЮЬЯ&Ы. положительное влияние силового воздействия на процессы зинолнения литийной формы и затверднвилия отливки известно с давних пор и составляет принципиальную основу таких специальных способов литьл, ник автоклавное, лить« под давлением проссук^ого поршнд, литье под низким газовым давлением и др. Известно, что болей у0.2 отливок из цветных металлов и сплавов изготавливают методами литья с использованием давлении кпк внешнего силового фактора. Наряду с .этим, интенсивно растущая потребность ■ сложных отливках с гарантированны!.;* однородными свойствами предъявляет высокие трвбовяния к производительности и стабильности используемых литейных технологических процессов. с>тиы тробоишини не удовлетворяет ни технический .уровень иснольэуяиых литейных машин, ни широко испольаус:.">с ручное управлении ро»«№«ш литья, ми-равцаься на квалификацию н лиснмй пгея литей^ка.

Содержите технологического процесса состнвл^иг ль« основные группы искомых параметров: статические парам>трм, хлрггктериауы-щиа оптимально выбранные исходные данные и ограничения, и динамические, измеяяюдиося в каждом цикле изготовления отливки. Основу реализуемых автоматически программ управления ра«1г т. и литья составляют уравнения и экспериментальные зависимости, опясиваи^ч намику заполнения литерной фор>.м металлом и ягчьчрдевшия огпльпи.

Для технологии получения отьивок митодпчи «итья Д,з,ц. первостепенное значение ичоет диншлика изменении сип/.с^чих давление сил. Роль дввяшия как техлллйгичосгсго 4»г¥<>|М горнлцо и сложнее его роли кпк термодинамического ^иктс.^» п^аас^цсл'ввн-ио влияющего на фе >опие преерЧ1(«1ия. Именно ъсс.Счшин.гл

и практические В0а!/0«!10сти использования рмалимпа ; <»^ргонг.сй#<>лей)

будь-то сжатый газ, электромагнитное иоле или гидравлически прессующий поршень и определяют технологическую применяемость различных схем использования давления при изготовлении отливок.

В данной диссертации систематизированы результаты исследований литейных процессов, а такте опит автора в разработке и освоении технологии и оборудования для изготовления отливок различными методами литья, используювдми давление как внеилий силовой фактор. Помимо самостоятельного практического значения, поскольку речь идет о новых технологиях и оборудовании, сравнительное сопоставление принципиальнее схем и ричимов изготовления отливок литьем под регулируемом давлением позволяет выявить ту рациональную осиову, на которой мокот быть решена проблема создания универсальной аппаратуры управления литейными процессами, по крайней море, для специальных способов литья.

Важнейший этап в формировании структуры и свойств затвердевающей отливки связан с пидко-твердым состоянием литейного сплава в интервале температур кристаллизации. Исследованию литейных процессов, протекших в этом температурюм интервале, посвящено огромно» количество работ, но только в последние годы стали обращать внимание на необходимость изучения реологических свойств сплавов в жидко-твердом состоянии, предполагая использовать зависимость механических свойств деформируемой среды от динамики силового воздействия на оту среду. Первоначальные технологические опыты лишь выявили значительность и. сложность этой проблемы В целом, подтвердив непригодность традиционных режимов изготовления отливок для их получения из жидко-твердого состояния.

Режимы литья под давлением, предполагая силовую обработку жидкого металла, также дол>кны основываться на данных о реологических свойствах этого металла в разлитых его состояниях. В неявном виде

это ииеет место при освоении технологии получения отливок литьем под регулируемым давлением и обобщении практического опыта, например, при создании стандартного ряда технологического оборудования, иднако, уче попытка нормализовать релизы подпроссовки при ллтье под давлением проссуЦ'ЦЛ'о поршня оказывиются беауспеигшь'И без фундаментального исследовании реологических процессов, протекающих при прессовании -«идко-твердого сплава.

Таким образом, практические запросы литейного производства все в большой мера требует знаний о реологических свойствах V в термитов В рл:)ЛИ"НЬ!Х СОСТОЯНИЯХ. Системптичвског.'у ИССЛОДО»11НИО г<т«х свойств для алиминиовых сплавов, в связи с соверценствовлиисм технологий получения отливок иетодади литьи под рш'улируелим довяемивш, посвящена значительная часть нпстонцой диссортпции.

Работа выполненн в Институте проблем литья Лм-ды «и нлук У к рай-ны /с Г^Ш г. - ¿изихо-ТйхнологичаскиН плетитут ЧРГш'ЛПВ и сплавов/ в период 1У7У-1УА) г.г. в рммкнх «остнновяс-чиП А»1 Украи-

ны н платой работ по новой техник« линист*^;«» т^иктирюго и сельскохозяйственного кшаинострослия» авиационной прс^хшшниосги; оборонной промышленности; тяжелого и ярынспортного машностроенин; станкостроительной и инструмеитготьной промышленности; электротехнической промышленности.

В постановке задачи исследований, их мьго.ци^воком ииоспов.'-

НИИ, КрИТИЧеСКОМ обсуждении ИОЛ.УЧ&ШЫХ рсзулиатоа ООЛиШуЮ пои;;

автору окяэолй пкццс»-'ик 11Й5 Ухрдеш .-I.iii.od ¡¡.А. н ил»»«-к«|>{».--1 »«-дол? !Ш1 Ук[ишы ¡-орисов Г.т!., а в проведены исследований и их пряктичсской решшоции - сотруи-шги отд'>.Ч'.>» н-)В!-< к-<.*оч<>я лт,*, отдола «втоматиз.щии и конструкторские (Тцс)нл Кнстктуг. ¡^хГ-ши литья ЛИ У кроили, а т-укче сотрудники ыеталлурт »месы* ему, и и и»

ховыв работники машиностроительных заводов, осваивавших новую технику. Автор виротавт им искреннюю благодарюсть и признательность за оказанную помощь.

Автор, явлкясь инициатором, ответственным исполнителем и руководителем работ, принимал непосредственное участие в разработке принципиальных технологических схем и конструкций нового оборудования, их реализации на всех этапах проектно-конструкторских, опытно-технологических и внедренческих работ, а такжо лично разрабатывал научно-исследовательскую аппаратуру, проводил исследования реологических свойств и структур сплавов, динамических параметров ррзлмчных литой»« процессов. Иовне экспериментальные донные, теоретические положения и практические рекомендации, представленные в диссертации. полуиены и сформулированы автором лично.

ЦКЛЬ РАЬОХЫ. Основная цель работы заключается в исследовании и систематизации опродоляю.цих динамических параметров формирования структуры отливок, получаемых различными методами литья под давлением, и разработке на этой основе высокопроизводительных стабильных промышленных технологий и технологического оборудования. Для достижения этой цели необходимо решить следующие основные задачи:

- исследовать реологические свойства алюминиевых сплавов в интервале температур кристаллизации;

- исследовать динамику заполнения литейной формы жидким металлом при использовании в качестве внеиних движущих сил различных энергоносителей;

- исследовать кинетику затвердевания отливок и особенности их структурообразования в условиях воздействия давлений различной физической природы;

- исследовать к оптимизировать редкими регулирования давления, обеспечиваюцих стабильность технологических процессов из-

С

готовлении отливок;

- разработать, оптимизировать и реализовать конструкции новых универсальных машин литья под газовым, электромагнитным и механическим давлением прессующего поршкя;

- разработать и промышленно освоить типовые технологические процессы изготовления отливок различной номенклатуры литьем поа давлением прессующего поршня, газовым и электромагнитным давлением.

ИССЛЕДОВАНИЙ. На основе теоретического анализа дифференциальных уравнжий, ошснлпюцих динамику исследувных процессов, выбирали опродолна.уНв параметры и методами моделирования и экспериментально изучали влияние этих параметров на показатели качества процесса или отливки.

.«'атоды исоледовжия реологических свойств елкииниииих сплавов в интервале температур кристаллитами существенно :«>г>ислт от преобладающего при заданной температуре мехлничвског-о свойства сплава /вязкости, пластичности или учругоати/, поотому по мере сни*шия температуры использовала мотоды ротационной шскопикет^иш, сдвиговой деформации плоско-параллельными пластинки н пластичного деформирования сплава проникаюиукм конусом, Нопреришан запись дофориа-ций обеспечивала регистрацию всего диапазона де };о|л.иров;оЫя, а возможность анпа{1атного изменеиия масштабов дефо{*'ациИ и враь'.ени позволяла выявлять характерно детали течения сплава под к»грузкой.

При исследовании динамики эяполнг'пия *нт«йннх фор.- ^л.цюил метилом, а такие процессов магнито-диняиичвсккх течения и циркуля-ций в каналах »шгнито-диНйуичоской литейной устн>1о»ки, нг^бо^ев эффоктивнмгн оказались различные вариянты пнев^огидуивлиьеских измерений и датчиков, реагирующих на предвидена» Фрочм потоки, его скорость и расход воздуха из заполняемой мет.илом полости фор</ы. ьт 7

Наряду с отим, я ряде случаев использованы методы физического гидромоделирования процесса заливки формы и электрического моделировании по методу элоктро-тепловой аналогии процесса затвердевания металла а формах с различной тедлоаккумулиру&цеЯ способностью. При разработке программ автоматического управления режимами литья использовано влоктричоокое модилированио элементов СЛУ с помощью микро-ОВЛ "Олектроннка-ОС".

При исследовании кинетики кристаллизации и морфологических особенностей структурна соетавл/шцмх сплавов в интервале температур кристаллизации использовали структурно-закалочный метод с металлографическим жализом структуры закаленных образцов.

В процессе выбора и оптимизации технологических режимов литья, разработки конструкций литейных машин и элементов систем управления режимами литья широко использовали натурный эксперимент я дабо-ратоулых к промышленных услоииих, с применение известных технологи-чиских проб, электронной измерительной техники и методов статистической обработки окспериментальных данных.

НАУЧНАЯ НСЗИЛА. Соьремшными методами получены новые экспе-риминтпмьныо данные о реологических свойствах алюминиевых сплавов в интервале температур кристаллизации и установлены аналитические зависимости упругости, эффективной вязкости, пластичности и пластической прочности этих сплавов от темнеритури и соотношения жидко!! и твердой фаз в этом диапазоне температур. Установлено, что по мере снижения температура и увеличения количества твердой фазы происходит трансформация реологического состояния сплава от линейно вязкого щм содержании твердой фазы до Ць к нелинейно-вязкому при содержании тнардоЯ фазы от Ь% до М;,', вязко-пластическому при со-дерланпн т верной фазы от 10« до 40-4,0,0, вязко-пластическн-удругому

о малопрочной твердообразной структурой при содержании твердой фазы от 40-60^ до 90-9Ь% и, наконец, к дилатантно вязко-иластично-унру-гоку с твердообразной хрупкой структурой при содержании твердой

фазы от УУ/5 до 10!?,». Для каждого реологического состоянии предложены механические модели и реологические уравнения, позволяйте рассчитывать режимы силовой обработки сплав» п[м различных температурах и выбирать их в зависимости от целой этой обработки. Первые три состояния характеризуют сплав как структурировишуо жидкость, деформация которой может начдаптьси при кик угодно милых нагрузках и для которой может бить построена полная ргчтогическвд кривая течения; два последних - кик твердообралную структуру, деформация которой начинается лишь при нагрузках, прлтаШ'ии^их определенное начальное значение, при атом малопро«пые гтругтуры позволяют построить полные реологичосиив течения, а хрупкие иек-личпют эту возможность.

Установлено, «то при сод«|и<>нип т верной фмаи ьолео 7$.' интенсивность пошшю 1йи вязкости прошлым »лтжоиьюстъ увеличении модуля упругости при сдвиге, что »¡мнокиг к реянсму уиоличьнип периода релаксации напряжений и требует существенного ограничении допустимых скоростей деформировпнин.

Предложены новые реологичпение ни км eiaju «чк.нилш'нчньс-ы алюминиевых литейных сплава» для оавциальчих спосшх.в литьк, ти-имв как соотношение упругой, эластической и пямстичиеьг.Й ,iu..»,.-i5i.sii-1МИ как показатель 4»ориу«1.к»<'.ти при жндке-ям>| >,»«»• мрвешнряжи; ;«•« кость между максимальной пластической »низостью и ь-и'ШмальПой l-iJ»-■■ фективной вязкостью как (юкматаль ти^участн.,

iifM Иа1*Л«*Ш)0«>1ИИ дина>4(|ш 3Utiu.Vii»iHH JUITtilHIMx (JiO|*< pHCliHhbhU

методом литья иод ниаким давлением оггр«.д<»0|»<ы mu in *>:ыв (--и >ч

ШЦдаДвЛЯКЦК« коплбитеаьность ИЛЯ AltUftlfVWHnrTI» ll.'ilftVIt Г". .

л * "J

л

Показана возможность использования в качестве ппряыетра, характеризующего текущий уровень расплава в форме, текущего значения давления воздуха в форме. Исследована кинетика затвердевания отливок при литье под низким давлением и установлены закономерюсти интенсификации дендритной и эвтектической кристаллизации, приводящей к сокращению зоны затрудненного питания усадочных пост отливки и повышению ее плотности. Определены требования к статическим и динамическим характеристикам системы автоматического управления режимами литья под низким газовым давлением с учетом задшной стабильности технологических параметров.

Экспериментально исследована динамика развития напор<ого течения расплава в мёталлопроводе, !1ирк,уллционных и вихревых потоков жидкого металла в активной зоне, каналах и ванне оригинальной литейной магнитодинашческой установки в зависимости от потребляемой мощности электромагнитных систем, режимов их включения и. неоднороц-ности магнитной индукции в полюсном зазоре напорюго электромагнита.

Разработан и реализован алгоритм микрокомпьютерного варьиро- . вания и управления режимами литья под электромагнитным давлением.

Систематизированы и обобщены данные о расчетах и последовательности выбора оптимальных технологических параметров изготовления отливок литьем под давлением прессующего пори я. Определены области устойчивого и неустойчивого регулирования режима запрессовки металла в форлу в зависимости от диапазона изменения температуры заливки металла и температуры прессформы. С учетом повышенных требований к стабильности скорости прессования при заливке сплава в жидко-твердом состоянии разработена прецизионная система стабилизации ретшка прессования и система стабилизации массы дозы для мпшкк литья под давлением прессующим поркиом.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАЬОТЫ, Определен« реологические характеристики литейных сплавов системы в диапазоне температур их затвердевания, что позволяет рассчитывать требуемые усилия н скорости прессования отих сплавов п чидко-твордом состоянии, оценивать технологичность спливов применительно к силовым методим мз-готовлония отливок и является основой дальнейшего совершенствовании литейной технологии, вклвчаюцзй новые технологические приемы силового динамовского воздэйствия на затвердевающую отливку.

Разработаны методики расчета основных технологических параметров изготовления отливок литьем под голоным, электромагнитным и поршовмм давлением и создана аппаратура автоматического управления реда/ами литья.

Разработаны опытные образцы универсальных и споциьльннх м.пшии для изготовления отливок из алюминием« сплявоп литьем ¡шд низким газовым давлением, литьем иод олектроь-нгнитным давлением, а тпкка специальный КОМПЛОКС авТОМИГИЗМрпвиННРГО оборудования для изготовления литьем под давлением цельнолитых каркасов с-гупеи«!! эскалаторов для метрополитена. Новые литейные мйнины рлсиы »шют парк ш-сокопроизводитольного литейного оборудования, осмененного современными средствами управления технологически','» припаса* и и обеспечивающего стабильность качества литых заготовок для мьшиностров-ния.

На зациту выносятся следующие положния:

- методы и экспериментальном ьлмо{ьа>рь 11л« исследования реологических свойств ллошмиспых сплавов в интервале температур кристаллизации, и тлккс для изучения дина'.-икя »гтпиов чинкого металла в литерной ^юр-'о и каналах патин под гмчови».-.,

рлсктромагнитнм»! и мехяничо'.ким давление:}

г-т-мг

II

- закономерности изменения реологических свойств сплавов

п интервале температур кристаллизации при изменении температуры сплэпа;

- зпкономортости и особенности динамики заполнения литейных форм жидким t/еталлом и кинетики затвердевания отливок при использовании внешнего давления, создаваемого различными по физической природе энергоносителями;

- оптимальность технических характеристик и конструкции созданных в процессе исследований машн литья под низким газовый давлением, под электромагнитным давлением и под давлением прессующего nopain.

И'&аз/цИИ РЕЗУЛЬТАТОВ i'AbOTU В 11ГО&ДШШ0С1И. Про веденные наследования позволили разработать и реализовать на машиностроительных ян водах ряд новых технологических процессов и литейных машин!

- процессы литья иод низким газовым и электромагнитным давлением деталей специального назначения на Московских заводах "Авангард" и "Знамя";

- процесс заливки под низким давлением алюминием роторов спо!\иальпых электродвигателей на предприятиях оборонной промышленности и роторов общепромышленных электродвигателе!! серии 4а мощностью до Ь0,0 кВт на Каменск-Уральском и Ново-Квховском электромашиностроительных заводах;

- процессы литья под низким давлением деталей тракторных двигателей на Челябинском тракторном заводе;

- систему стабилизации режимов литья под низкие давлением на Зяполисном моторном заводе;

- процесс литья под низким давлением корпусов фильтров На Уфимском MOTopioM заводе;

- универсальные машины литья под низким давлением модели 32.0.ОС7;

- специальные машины для заливки роторов электродвигателей модели АЛУР-3;

- опытный образец мапштодииглкчеекой лнтойной установки ¡.WI-IA;

- автоматизиросиший KOMiuiOKU A—Vlilci для изготовления литым под давлением каркасов ступеней эскалаторов для метрополитена.

Организован и ослшцы! иомши дитейлш'И маамнт. a сн^'мльний литейный участок на заводе "Авангард" /г.Москва/ к споциальньй цех по производству цельнолитых каркасог. ступо'.ей оскалитороя ни Крмс-ноярском завода тяжелого «."ашиносгроения.

AiIKWi^Hil PAL01U. «íavo риалы /ше.юрТАции долечены и «йиод-ми на l'¿ научно-технических сьездах, конференциях « соьинл^х.

ИУЬ^ЩНАс^Ы í'ívái'.'ib'i'íVrüÜ. lio ТсМЭ ЛЧГЧТ.фТм;;.!« i.-IIyó/iHIuibuíii -ы научных трудов, в том чясяа 7 боч соипторо*, п 1и>лучюН(, si tu.юрское свидетельство на иэобропмяя. Льторяили диосоивцй! cuuuut с справочник "Цветное литье", авторы Г&лдкн К.ы., Чврюга Д.Ф., Иванчук Д.Ф. Моисеев U.D., Чистякои Б.Н.; 11.,&>ыииосщ>ошшб, IÍ/ÍX), 412 с.

D работах Jl, It3, 19, íiO, L'vj предегавяс.-ш иь-годиги к (мбдгяь-таты экспериментальных исследований реолот"«о.ких сиойотв Mtvn-киопих сплавов; в работах [й, С, 7, Tú, '¿1, '¿-к. .;<»] -исследований в области литья под мизым Пл-чш.--. дчьи< ¡tu(tu¡ в работах jo, 1С, и] - литья под '»двнтрокалы-Ми« . ь ',„.<'„• Т»Х £ 4, 13, 14, 3oJ - ЛИТЬЯ líúil fl/'.Cvífál>t,u< í¡j-.,i:; -у-., ,,»10 i¡: tuJUiJ ь работах J^l), U, I¡¿, IV, üaJ - в оолноти со>»д-"'н>1 tvu .-дом»«* нс.л-ц литийпих машин и систем автоматического уаравлашм *нтьи.

г1

13

СТРУКТУРА И СЬЬЕ.1 РАБОТЫ. Диссертация изложена на '¿¿й стр. машинописного текста; состоит из введения, пяти разделов с выводами по каждому разделу, заключения, приложения и содержит 215 рисунков, 36 таблиц и список использованных источников из 269 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДД'.ХАНШ РАБОТЫ

В введении обоснована актуальность работы, сформулированы общие задачи совершенствования технологии изготовления отливок методами литья под регулируемым давлением и частные задачи оптимизации динамики воздействующих на жидкий и затвордеваюций металл сил различной физической природы во взаимосвязи с реологическими свойствами сплавов в кидко-твордом состоянии. Изложена цель работы, научная новизна и практическая значимость полученных результатов, а также представлены положения, выносимые на защиту, и общие сведения о публикациях и апробации работы.

раздел i. ссстоши;: пробны, ощая

ХАРАКТЕРИСТИКА КЬТСДОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ОТЛИВОК С ИСШЛЬЗОЗАШШ ДАВЛЫ1ИЯ.

1ЮСТА110Б1СЛ ЗАДАЧ;! ИССЛЗДЭВАПИЛ

Изготовление отливок методами литья под давлением связано с регулированием режимов заливки литейной фор™ расплавом и силовым воздействием на процесс затвердевания.

При заполнении литейной форуы металлом основной задачей является регулирование расхода расплава в соответствии с известными ограничениями или технологическими требованиями. Расход определяется полем ктновпниых скоростей в сечении потока, которое кокет быть

установлено из анализа динамики потока, описываемой уравнениями На-вье-Стокса:

где $ - плотность жидкости;

^ - вектор мгновенных скоростей; р - вектор внеиких сил; !4 - вязкость; 7 - оператор Лапласа.

Уравнение /I/ долгою быть дополнено уравнением н в рал {и к I ости .о/и уравнением реологического состояния текучей среды:

Ъг-р&г^Ъь+х-ъА} м

где - тензор нипричений;

- тензор скоростей деформации*

- скалнршо функции главных инвариантов тензора скоростей деформации.

Уравнение /¿/ при »сапМ приводит к реологическому

уравнении Ньютона для линейно «яэкой среды:

/3/

В технологии литейного производства, одеовышсй ни свободной гравитационной заливке перегретого металла в литейную фор^у, ¡ил расчета литниковых систем и релимо* зшмвни постатп'с'ьч'и окязивкю-тся интегральное решение уравнений Навье-Стокса в вине уравнения Ьер1улли, уравнение неразрывности и реологическое уравнен** Ныл сна с поправками на зависимость вязкости жидкого металле от температур;. Использование этих уравнений оправдано для изотропной сдно-

4- т-т

родной жидкости. При охлаждении металлического расплава ниже температуры ликвидус и с возникновением макрогеторогенной дисперсной структуры ситуация существенно изменяется.

Известно, что двухфазная твердо-жидкая текущая среда обнаруживает ряд новых физических свойств, таких как вязкоупругость, эластичность, пластическая прочность; течение по мере увеличения скорости деформации все в большой море становится "стержневым"; сдвиговые деформации концентрируются в узкой пограничной области, а вязкость среды становится функцией снорости деформации. Это поведение двухфазной среда предполагает уравнение /<!/, содержащее тензорные я скаляршэ нелинейности в слагаем« правой части уравнения, а экспериментально оно подтверждено для огрошого класса органических я неорганических материалов в процессах, связанных с их технологической обработкой /полимеры, нефть, строительные материалы/.

Металлы и сплавы, претерпевая при охлаждении из жидкого состояния фазовые превращения, представляют собой сложную реологическую среду с непрерывно изменяющимися свойствами. Эта сложность обусловлена тем, что в интервале температур кристаллизации, по мере снижения температур«, изменяется соотношение жидкой и твердой фаз, изменяется состав и свойства как дисперсионной жидкой среды, так и дисперсной твердой фазы, а также изменяются морфологические формы твердой фазы. До недавнего времени исследования реологических свойств солавов в интервале температур кристаллизации были ограничены, что обусловлено как отсутствием методических разработок, так и сложностью экспериментирования с неустойчивыми двухфазными системами при высоких температурах. Наибольшую известность получили работы Прохорова П.И. и Новикова И.И., связанные с определением механической прочности сплавов в интервале температур кристаллизации ■ связи с проблемами горячеломкости отливок. Чрезвычайно плодотворными окоза-

ГС

лксь методические разработки шкоды II. П. Ре бин дера в области физико-химической механики материалов! использованные в исследованиях горячеломкости сплавов Баландиным Г.ч). и Кыдорцевим Л. 11., к также в исследованиях механики затвердевшим литейных сплавов Тимофеевым Г.И. За рубежом интерес к реологическим исследованиям возрос В последние годы в связи с разработкой щинципоа нолуения отливок из хидко-твердого состояния штамповкой и литьем под давлением прессу юцого портя.

Анализ обобщенных ура»ш«ий механики сплошных сред, известных

данных о реологическом поведении различных двухфазных материалов и результатов специальных исследований в области литейных технологий указывает, что литейный сплав в интервале температур к металлизации как текучая среда обладает особыми реоло!'ичвекими свойствами, которое следует учитывать лрн выборе ^«иииов эахивки и технологической обработки сплава в твердо-жидком состоянии.

Весьма существенным оказывается влияние давления на процесс зитвердевония отливки. Внимание исследователей, занимающихся проо лемами затвердевания, привлекают процессы, протккапцип в твердо-жидкой зоне отливки, а также характеристики и свойства отой зоны ■ различных аспектах.

Известные различия в кинетике затвердевания сплаьов с узким И широким интервалом температур кристаллизации связаны с изменениями характеристик зоны твердо-жидкого состояния и с.оотвотствуоди^и изменениями кинетики газоусадочных щюцьосоь. лиаукгщихен фаз, ликвации примесей, условий питания гшгьорды,:.ющих зон отяиаки жидким металлом, и в конечном итога - с ььборлм тнхно-логических режимов изготовлении н качеством отляе.ж.

Размеры зоны жидко-твчрдого состоянии он[''-агл>:гл-с>: услоь*яь.м теплообмена I» двухфазной области /гоотвстс-гвуь,^^!

температуры/ и зависят от коэффициента распределения компонентов сплава, а темп кристаллизации /производная от содержания твердой фазы от температуры/ нелинейным образом изменяется в интервале температур кристаллизации, сохранял повышенные значения вблизи температуры ликвидус и уменьшаясь ■ области температуры солидус, то-есть ло сечению двухфазной зоны твердая фаза распределена неравно-мврю.

Наконец, морфологии и дисперсность твердой фазы, в частности расстояние между ветвями первого порядка и между ветвями второго порядка, является сложной функцией скорости роста твердой фазы и градиента температур« > жидкой фазе, управляя которыми можно изменять коэффициент проницаемости двухфазной зоны, что существенно вяжно для процессов питания отливки при затвердевании. С изменениями протяженности, структуры и механических свойств твердо-жидкой зоны отливки связано ■ конечном счете формирование эксплуатационных свойств отливки.

Различными исследованиями установлено, что наилучшая корреляция для алюминиевых сплавов наблюдается между прочностными характеристиками и индексом затвердевания, представляющим собой отношение продолжительности затвердевания отливки к среднему температурному градиенту: первый параметр определяет морфологию затвердевающей фазы, а второй - ширину зоны жидко-твердого состояния. Индекс затвердевания позволяет удовлетворительно прогнозировать прочностные свойства отливки именно благодаря тому обстоятельству, что отра жает важнейшие структурные характеристики твердо-жидкой зоны.

Давление изменяет условия теплообмена на фронте затвердевания Я на контактной поверхности отливка-форла, влияет На расходные характеристики питания усадочных зон отливки жидким металлом и может существенно повлиять на характеристики твардо-жидкой зоны.

Обобщая вышеизложенно*, можно сказать, что реологические характеристики сплава в двухфазном состоянии определяют особенности его механического поведения при течении и деформирования, а структур! ые характеристики двухфазной зоны, отраяаюдиа но реологическую и кинетическую приспособляемость процесса затвердевания к интенсивности тепоотвода и силовое поле отливки непосредственно связьиы е формированием прочностных свойств.

Оптимизация режимов приложения давления в различных технологических схемах изготовления отливок н выявление зависимостей и №{**.-• метров, управление которыми обеспечивает стабильное качество отливок, составили предает исследований в настоящей работе и послужили основой для создания новых литейных м<шин.

В работе приведен анализ характеристик, преимуществ и недостатков используемых в настоящее время машин литья иод давлением, под низкий газовым давлением, а также известных образцов машин литья под электромагнитным давлением. Приведена сравнительная оценка технологических возможностей различных способов литья и охиракмризо-вони важнейшие направления исследований и опытно-конструкторских работ, направленных на дальнейшее совершенствование технологии и оборудования для изготовления отливок методами литья под регулируемым давлением.

рлзда; 2. исавдшАПи^ рлйю шчаских свыклв

Aiilü'.'jrtüHiBiiX С1ШЛВ0В В ¿{ixa'li/uiu Tiiííljpmr КШС'ГАЛЛИЬАДИИ

В работа излочени теоретические основы мехьники дефор>.и{>о»1>нии и течения с плоим их сред: обычно представления о вязкости, упругости я пластичности материалов и функциях реологического сг.столния сн-локных сред, устанавливающих связь межпу комлонентв1;н тем ¡opoe нлк-

S-1-Í42 то

ряжений и деформаций, а также их производными по времени. Приведен анализ механических моделей реологических сред на основе упругого тела Гука, вязкой жидкости Ньютона и пластического тела Сен-Венана, последовательное и параллельное соединение которых позволяет условно заменять реальную среду идеализированной.

Наиболее полно процесс деформирования материала характеризуют реологические кривые течения, описывающие зависимость скорости деформаций от величины дг>йствую:цих напряжений сдвига как в области неразрушенной структуры, так и в области переходной и практически полностью разрушенной структуры. Для многих материалов построить полную реологическую кривую течения невозможно, поскольку разрыв сплошности наступает до выхода на участок стационар<ого течения.

Реологические характеристики рационально изучать в условиях деформации чистого сдвига, что обусловило выбор методов и апара-тури для исследований: метод плоско-параллельного смешения пластин щм изучении характеристик неразрушенных структур; метод ротационной вискозиметрии для изучения характеристик различной степени разрушмшости малопрочных структур и метод погружения конуса - для прочных твердообразных структур. Обьвктом исследования были доэв-тектические, эвтектические и зоэвтектическиа сплавы с содер-

жанием кремния от 0,1% до Ю,Ь%, а также промышленные сплавы системы типа АЛ2, АЛ4, АЛУ, АЛ32, АЛ25 и некоторые другие. Содержание твердой фазы при различных температурах определяли структурно-закалочным методом путем металлографического анализа структур и оценочно расчетным методом по диаграмме состояния .

Исследования кинетики деформации сплавов в интервале

температур кристаллизации позволили установить общие закономерности развития деформации и течения сплавов при различной степени их структурированности, определяемой содержанием и формой твердой фазы.

Установлено, что при содержании твердой фазы до Ъ,0% /I, рис.1а/ расплав подчиняется известным законам линейно-вязкого течения. Увеличение твердой фазы до 10,0$ /2/ приводит к нелинейному изменение вязкости сплава при увеличении скорости деформации до 60-&0 с"', сохраняя в дальнейшем постоянное значение. В диапазоне температур, соответствущих 10,OiS-60,0« /3/ тверцой фазы, течение сплава начинается лишь по достихонию определенной величины напряжения сдвига

о о

Pkj, возрастающей с понижением температуры от 0,1-Ю и/и до 6,0« 10° н/м^. В начальный момент при приложении нагрузки развивается упругая деформация и упругое последействие, а прлвишение напряжения сдвига свыше Рк^ приводит к медленному стационарюму течение, скорость которого возрастает с увеличением нагрузки свыше другого критического значения Рк^,. Дальнейшее увеличение нагрузки до Рт приводит к стацишир«ому течению сплава с постоянной минимальной вязкостью ^ . Следует отметить, что для сплавов, близких по составу к эвтектическому, наблюдается два участка вязкого пластического течения с различной скоростью, что, невидимому, связано с последовательным вовлечением в деформацию различим структур«ых элементов твердой фазы: в начальный момент - мене* прочных дендритных ветвой высшего порядка первичной твердой фазы, а затем - агре-гатированных /эвтектика - первичная твердая фазе/ более прочных элементов структуры. Дальнейшее увеличение содержания твердой фазы до 90,0%-9Ь,0% /4/ приводит к повышению прочности структуры и интенсивному снижению ее текучести, при этом <ге<денция уменьшения пластической внзкости при увеличении напряжения сдвига сохраняйте«, но диапазон скоростей деформирования, при которых сохраняется огромность сплава, весьма ограничен /0,01-0,0/i e~V. Ньк(.<ец при увеличении содержания твердой фазы от до 100,0 /Ь/ прочность структуры повышается, пязко ть пластического течения с уволичением

Характер шо кривые течения и деформационные области сплава № - 3.19& в интервале температур кристаллизации

Рк, 0,3

г, о Рт \а

юр /4,0 г н/м* >ю}

/ Ъ \

/ ш ^ <МзЛ

9

I- п-г

€э

Рис. I

а/ Кривые течения; 644°С; Тх - 640°С; Т2 - Ь34°С;

Т3 - &8&°С; Т5 - 577°С; б/ Характерше деформационные области.

нагрузки возрастает, сплав становится хрупким и разрушается уже при низких скоростях деформации.

Таким образом, в интервале температур кристаллизации можно выделить по крайней мере пять реологически отличкщихся состояний сплава: /рис.2/ линейно-вязкое вблизи томнернтуры ликвидус г,¡и содержании твердой фазы до Ь,0,'' /1/; нелинейно/вязкое при с од« ¡нам и и твердой фазы до 10,0« /2/; вязка-пластик о-уиругсо с возмолпосгыи построения полной реологической кривой течения» характерюй дли структурированных жидкостей, при содержании твердой фазы до СЮ,СгХ /3/; упруго-вяако-илпсти-мое с малоирочной тнардо^оразной структурой и с ограниченным дкыюаоном допустимых скоростей дефо1*ищин при содержании твердой фазы до 90,0-9W,C"S /4/; дилатиНтпо* вязко-упругое с твердообразной хрупкой структурой П)м соде^янии твердой фазы от УЬ,СЙ до ДООЙ /Ь/. В структурированном состоянии /иосяьрцка тр| из описанных выше/ происходит практически иднов^сь-иннс;« jju3bh-тие трех видов деформации: упругой , внзко-упругоП Атлантической/ £] И пластической £п , соотношении кото[,ых могут характеризовать деформационнуп способность сплава и {и различных тьинерьтурах /'pit;. 16/. Хрупкое разрушение и плохая деформируемость характеры для I и ill состояний; хорошая текучесть и допустимость высоких скоростей деформации характеры для ti к 1У состояний; удоклетворггальноя текучесть при низких допустимых скоростях деформшум щмсучи У н У! состояниям. Увеличение содержания тяурдой физы * сплаве от 40,и^ до 100,0$ приводит к последовательному не {¡входу синила аз со-юл-нип 3 /1У/ я состоиНйе 4 ш м состоите l> /1/ при соотвагствумцек изменении его деформационной способности.

Реологическую о ¡/еду характеризуют три ф>н,-ии*ыт.<л1ни<» сиз^ств»: упругость» вязкость и пластичность. В работе щмведсни ум.'нлримы-тальные данные о темперьтурюй зависимости модуля упругости ,

1-1-№ ¿ъ

г-ео логически а состояния сплавов в интервале температур хснаталлизаши

Упрощенные модели:

1- * % + % +'

¿V

Ньютона

= к(хГ'■ ф ; 0;

ОстЗальдсг-де &и/гя

; ¿*= 1П0''= сопзЬ __

ШЗедоВс/ -Б и я гама-. Остбальда-де Зиля

и_7

у-в ' Ч, >

; б.

•=0-

—1

%

% М Рк,_ Ч) Шбеаово-—у\гг-1 —7777777! Максвелла-

-АМг~ Кельвина

£ = ОМ+0,9

. х.. х г-Рк 4. . Ъ-Р«* +

V-

2 = 0,9 + 0

йю. г

р*

ТВ

и %*

р*,

ь

модуля упругого последействия Н1 . эффективной вязкости ^ м пластической вязкости ¡?0 , статического предела текучести и пластической прочности Р^ исследуемых «плавов и интервала темно [штур кристаллизации. Модули Ц, и монотонно возрастают при понижении температуры« п|и атом их абсолютные значения * области температуры солндус для доавтактичаских сплавов возрастам? с увелн-чением содержания кремния, а в злавт«ктической области »новь понижаются. Интенсивность роста модуля упругости % резко возрастает при увеличении содержания твярдой фазы до и нрактн>;«скй скачкообразно /на один - два порядка/ - при понижении температуру На 2-3°С ниже температуры солидус. Скорость роста модуля упругого последействия ^ в области температур солидус начин«*!* уменьшиться, уступал скорости роста модуля , что отражает об^уи -уелденцию повышения прочности и хрупкости структуры II[« сниж«нии содержания жидкой фазы до нуля. Обраоотка аксквримииталышх |«.)ульт«Тои /110 методу нышиньших кьидрвтов/ дает ддм темиерахур, иопт ввтетвуьмдо 10-70;?! твердой фазы, аналитическую зависимость модула упругости исследуемых сплавов от приведенной *4»иип|ягу[ы О в виде:

Н, - 1,46.10°. е"5«9'6, , н/и* /4/

ГД. &

т; - т$

Т - текущая температура;

Т^ - температура ликвидус;

Т5 - температура солидус.

Динамическая вязкость исследуемых сплавов ишрасч-а** на

три порядка при увеличении содержания твердой фазы до и'иОХ, пи этом увеличение скорости деформации приводит к снижению ьязкости. В диапазоне содержания твердой фняи 10-¿0;!, зависимость диНиШчаской вязкости от щчьвденной температуры & и скорости др/к.^ицик

может быть описано эмпирическим уравнением:

= /5/

где А^ 0,25*0,50; 2,0 ¿л-* 4,0;

А2-3,О.Ю_343,0.10-4; 0,5^6 1,5.

Статический предел текучести Рк^ возрастает в интервале температур кристаллизации от 0,01*10^ н/м^ до 0,С -10° н/м*", а пластическая прочность Рм - от 0,1* 10^ н/м^ до 8,5-10^ н/м^, при этом верхнее значение по абсолютной величине уменьшается с увеличением содержания кремния в сплаве /для сплава № -1о,Ь% Рк| составляет 0,6-10^ н/м2, а -43,8 н/м^/. Последнее обстоятельство обусловлено увеличением содержания эвтектики в доэвтектических сплавах и морфологическими изменениями, твердой фазы в заэвтектических сплавах: и эптоктика, и избыточный кремний кристаллизуются в компактной ■Т^рме, слабо сопротивляясь в присутствии жидкой фазы нагрузке.

Методика исследования реологических свойств по методу Вейлера-Ребиндера /плоско-параллельное смещение пластины/ имеет одно важное для исследования затвердевания сплавов преимущество: она позволяет экспериментально оценивать кинетику линейной усадки в процессе затвердевания. Исследованиями установлено, что усадка в интервале температур кристаллизации развивается неравномерно: скорость усадки максимальна при выделении первичной ^ -твердой фазы, уменьшается на этапе эвтектической кристаллизации и доовь возразстает на завершающем этапе затвердевания, когда доля жидкой фалы становится незначительной. При прочих равных условиях скорость усадки сплава тем выше, чем меньше содеркания в нем эвтектики. Как впервые показано Баландиным Г.И. и Квширцевнм Л.П., а также подтверждено реологическими исследованиями автора настоящей работы, за меру деформационной способности сплава в температурной интервале хрупкости следует

принимать общую или првдальнуи упругую деформацию, а не о статоров удлинение, при этом технологическая прочность сплава /в деформациях или напряжениях/ достигает критического значения лишь в условиях интенсификации и локализации деформаций, При тормокении усадки скорость деформации сплава тем выше, ^ем шире диапазон температур его кристаллизации и чем меньше содержание эвтектики; локализация же деформаций в отливке связана с неравномерностью усадки, обусловленной конфигурацией отливки и условиями теплообмена между отливкой и литейной формой. Реологическое поведение сплава в условиях заторможенной усадки может приводить к горячелчмкости, если проны-шена критическая скорость деформации. Кинетический фактор оказывается решающим при литье тонкостенных отливок из высокопрочных сплавов, затвердевающих в широком диапазоне температур. Рассредоточение усадки за счет рационального расположения питателей, стабилизация температуры прассформы, уменьшение разностишости отливки и ряд других технологических приемов являются мерами согласования реологических свойств сплавов в интервале температур кристаллизации с допустимыми нагрузками и скоростью деформации отливки, возникающими при ее /затвердевании.

Установленные реологические характеристики сплавов в диапазоне температур кристаллизации позволяют выбирать усилия и мощность прессования и перемешивания, обоснованно управлять процессами фильтрационного и суспензионного питания отливки и выбирать режимы обработки, связанные с даиаодческига силовыми воздействиями на затвердевающую отливку.

РАЩ11 3. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЭГОТОВЛШИЯ ОТЛИВОК ЛИТЬЕМ ПОД НИЗКИМ ГАЗОВЫМ ДАВЛЕНИЙ!

Режимы изготовления отливок литьем под низким газовым давлением определяются двумя группами основных параметров: х первой группе относятся параметры, определяйте условия заполнения литейной формы металлом, ко второй - условия затвердевания.

Динамика движения линейно-вязкой жидкости описывается дифференциальным уравнением /I/ второго порядка, при этой объектом регулирования является уровень металла в тракта "металдопровод-литейная форма", а регулируемое звено может быть колебательным или апериодическим, что зависит от соотношения коэффициентов перед второй н первой производными при записи ура»»вния /I/ ■ канонической форме:

где !ь - текущее значение уровня металла;

- коэффициент гидравлического сопротивлении; Рп - давление газа в печи; Пф - давление воздуха в форме.

Минимизация первых двух слагаемых в /С/ определяет условия, при которых динамические колебания уровня будут также минимальными;

К'-"Ь 1 /V/

где 1?ц - отклонение уровня от статического, определяемого по условию Р ««уЬ;

Установлено, что критическим являетсп условие '¿. Этому услоьию-

¿;u

удовлетворяет простановке в металлопроводе дросселирующей вставки при соотношении площади поперечного сечения вставки к площади ме-теллопровода равном или меньше 0,64, что позволяет достаточно просто выбрать размер дросселирующей вставки для исключения колебательности потока.

Выбранная допустимая скорость расплава в критическом сечении литейной формы определится скоростью измининия даилыния г из а. Рп в печи и зависит от соответствующего изменения давления воздуха в форме. Последнее обстоятельство имиот существенное занчеиие, по сравнению с кокильным литьем, поскольку значительное избыточное давление вынуждает исключать зазоры но плоскости смыкания прессфор-мы и соответственно возрастают требования к вентиляции литейной формы и к работоспособности вент. В частности, площадь сечения вент должна быть увеличина в '¿-3 раза по сравнению с кокильным литьем. Наряду с етим, динамика изменения давления воздуха в литейной форме несет инфориуцию о движении металла, в частности, о его уровне. Сопоставляя расходные характеристики жидкого металла и воздуха, можно показать, что давление воздуха в форме 1'ф зависит от скорости изменения давления газа в печи и текущего уровня металла " ^ " ■ форме по условии:

/а/

где (к) - площадь поперечного сечения формы, соответствующая текущему уровню металла в ней;

К, - ПОСТОЯННЫЙ КОЗффйЦЦйНТ. Синхронная запись давления газа в печи и давления воздуха в форме при изготовлении отливок различной номенклатуры показывает, что характерные изменения площади поперечного сечения отливки отслежи-

■аются на кривой изменения давления воздуха в форме в виде перегибов и нелинейностей, стабильно воспроизводимых в каждом цикле изготовления отливки. Таким образом, измеряемые значения давления воздуха в форие могут быть использованы для контроля режима заполнения фориы металлом или корректировки программы заливки, учитывающей понижение уровня расплава в печи. В последнем случае заданному фик- .' сированному значений давления воздуха в форме будет соответствовать момент начала заливки, то-есть начальный момент стабильной повторяемости заданной программы заливки. Альтернативное техническое решение предусматривает установку у входа в литейную форму сигнализатора уровня металла, даю,цэго сигнал на включение программы заливки.

Экспериментальное исследование кинетики затвердевания цилиндрических отливок из сплава АЛ9 при литье в кокиль и под низким газовым давленном позволило установить ряд особенностей в развитии различных этапов и зон затвердевания. Наиболее существенным при литьэ под низким давлением является сокращение зоны дендритной

кристаллизации и уменьшение общого в;, жени затвердевания отливки. Опыта по исследованию затвердевания отливок с различным содержанием водорода показали, что с увеличением содержания водорода интенсивность затвордования отливки уменьшается. Это может быть связано с выделением избыточного водорода на фронте затвердевания И образованием своеобразной зоны повышенного теплового сопротивления. В условиях литья под низким давлением выделение микропузырьков водо-

а

рода затрудняется к соответственно не находит развития зона повышенного теплового сопротивления. Наряду с этим, при направленном затвердевании развиваются конвективные потоки, интенсифицирующие теплообмен на фронте затвердевания и сокращается ширина зоны жидко-твердого состояния /рис.3/. Чем интенсивнее потоки, тем выше дина,»

мическое давление Р^ и тем глубже зона разрушения жидко-твердой зоны с неравномерно распределенной по ее сечению прочностью Р^. Область естественной конвекции ограничена полостью литейной формы и мет&ллопровода, но принудительное перемешивание может вовлечь в конвективный процесс и жидкий металл раздаточной печи. В отом случае появляется дополнительная возможность управления процессом затвердевания за счет изменения грндионта температур у фронта затвердевания со стороны расплава.

Жидко-твердая зона в отливке представляет собой пропитанную жидкостью пористую среду с переменной тупиковой и транзитной пористостью. Расходные характеристики транзитной части жидко-тиордоД зоны определяются скоростью объемной усадки при затвердевании остаточной жидкости, а дефицит металла компенсируется за счет капги-лярных сил и внешнего давления. Компенсация усадш гидравлически изолированных участков, представляющих собой тупиковую пористость, возможна лишь путем деформирования сотки твердой фазы. Сокрадсний зоны жидко-твердого состояния улучшает условия фильтрационного питания, уменьшает долю тупиковых участков и тол.чину деформируемой сетки твердой фазы, что приводит к повышение однородности и плотности отливки. В технологических режимах изготовления отливок лить*» под низким давлением упраг.ление процессами в твердо-жидкой зоне

отливки возможно путем варьирювания температуры расплава, направленности затвердевания, давления и технологических выдержек. Увеличение градиента температуры интенсифицирует естественную коиоакцию, поэтому следует подд-эрживить постоянно высокую томпирптуру в зоне стыковки металлопровода с литейной формой, обеспечивать направленность затвердевнчия от периферии отливки к мотоллопроооду, обеспечивать рассредоточенные питание и усадку отливки с учетом возможного развития конвективных потоков, минимизировать технологическую вы-

держку /при изготовлении отливок о песчаными стержнями/ при минимально допустимом давлении или исключать ее при литье в кокиль, а также использовать динамическую подпреесовку отливки в процессе ее затвердевания.

Полученные выводы были проверены и подтверждены при освоении технологии изготовления отливок различной номенклатуры литьом под низким давлением.

В работе приведены результаты технологических исследований по выбору режимов изготовления из алюминиевых сплавов массиглых толстостенных отливок /обойма насоса из силат;л "Альи.уг.пн-Д", затвердевающего а ширюком интервале температур/, тонкостенных отливок /корпус масляного фильтра из сплава АлЗ^/ и ризностенных /роторы электродвигателей специального и общепромышленного изменения, заливаемые алюминием различных марок/. Выполненные технологические исследования позволили определить также требования к динамике и стабильности технологических параметров изготовлении отливок литьем под низким газовым давлением; разработать специальные элементы системы автоматического управлении рекимьми литья, стабилизирующие программу управления /сигнализатор уровня металла, стабилизатор давления газа и индикатор последовательности и времени заполнения' литейной формы металлом/, а также создать два типа моими литья под низким давлением: универсальную для литья иод низким давлением малогабаритных фасонных отливок из алюминиевых сплавов модели 32.0.067 и специальную модели АЛУР-З для заливки алюминием роторов електродвигателей серии 4А 1и0-4А2Ъ0.

РАЗДАЛ 4. ИССЛЕДОВАНИЙ; РЕЯИМОВ ЛИТЬЯ И РАЗРАБОТКА АВТОМЛТИЧШ<ОЙ ЛИТЕЙНОЙ МАШИНЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВОК ЛИТШ ¡ЮД ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ДАВЛЕНИЕМ

Уравнения Навье-Стокоа /I/ для условий магнито-гидродинамических течений электропроводящей жидкости должны быть дополнены слагающим, соответствуем электромагнитной силе, возникающей при взаимодействии индукционно наведенного в короткозамкнутом витке тока о поперечным магнитным полем:

б - вектор индукции поперечного магнитного поля« а также уравнениями электродинамики Максвелла я уравнениеи энергетического баланса. Решение этих уравнений для частного случая плоско-параллельного движения жидкости в канале прямоугольного сечения позволяет определить скорость потока и напор как функцию произведения воличин наведенного тока я индукция & , а также числа Гпртмпна, характеризующего соотношение электромагнитных сил и сил вязкости. С увеличением числа Гартмана сопротивление движению электропроводящей жидкости в поперечном магнитном поло возрастает, а профиль относительных мгновенных скоростей по сечению потока становится все более пологим. Регулирование напора и скорости движения электропроводящей жидкости возможно путем изменения силы тока или магнитной индукции в автономное электромагнитных системах /индукторе и катушке силового электромагнита/, согласовывания их по фазе пр« заданной частоте питающего переменного тока, пря этом краевые аффекты, неоднородность плотности тока и индукции способствуют

/9/

где £г - воктор плотности тока;

развитию зон вихревых и циркуляционных движений в расплаве и снижают устойчивость ламичврюго режима.

Исследования, выполненные на опытом образце магнитодинами-чвекой литейной устсновки, позволили оптимизировать электрические характеристики основных электромагнитных систем /индуктора и силового электромагнита/ в холостых и рабочих рожинох, а тикад телло-очяргетические характеристики опытной установки в целом как пла-вильно-рвэдаточной печи. Наряду с этим была изучена динамика циркуляционных потоков и внхрой в кьналах и ванне почи и динамика изменения напорют характеристик при различных режимах ьключения индуктора и электромагнит«. Роль циркуляционных потоков и вихрей неоднозначна: с одной стороны они способствуют интепсификаг^ы теплообмена и выравниванию температуры в каналах и ванне печи, с другой стороны приводят к нррогулируоь-оь-у росту местных гидравлических сопротивлений, турбулизации потока и возникновению локальных участков пониженного давления как зон шжекции воздуха из футеровки печи. Особенно интенсивное развитие вихрей наблюдаотся в активной зоне электромагнитного насоса, что обусловлено как неоднородностью магнитной индукции, так и краевыми эффектами, связанными сопряжением этой зоны с металлопроводом.

Изменяя интенсивность распределения магнитной индукции по высоте и ширине активной зоны можно регулировать интенсивность циркуляции расплава по высоте металлопровода или замыкать эту циркуляцию в пределах активной зоны, превращал подводамуи электромагнитную энергию в энергию вихрей с перегревом металла за счет выделения джоулева тепла.

Регулирование циркуляции расплава по высоте металлопровода позволяет управлять процессом затвердевания отливки /рис. Зб/ по схеме, описанной выше в разделе 3 автореферата, и является одним из

важнейших достоинств магнитодинамичвской литейной установки.

Существенно важное значение имеет не только динамическое воздействие струи конвективного потока на малопрочный фронт зоны затвердевания отливки, но и изменение температурного градиента ■ жидкой фазе у поверхности раздела жидкой и твердой фаз. Поскольку скорость затвердевания определяется разностью тепловых потоков и твердой и жидкой зонах отливки по условию:

аЛ-АЛ-Л-О-% ™

где ~ коэффициенты теплопроводности твердой и жидкой

фаз;

& - плотность твердого металла;

- температурные"градиенты в твердой и жидкой зонах у фронта затвердевания;

(3 - удельная теплота кристаллизации;

- скорость роста твердой фазы,

то изменяя ^ и ^ можно регулировать и ширину зоны жидко-твердого состояния, и скорость затвердевания.

Второй из упомянутых выше режимов циркуляции является нежелательным. С этим режимом связаны инжекция и замешивание воздуха из футеровки печи в расплав с последующи окислением металла И образованием металлической "пены"; перегрев металла; ошлаковывание стенок канала и изменение размеров активной зоны, критично влияющих, как на абсолютное значение и направленность приведенной суммарной олектро-магнитной силы, так и на ее градиенты по сечению активной зоны.

Исследование динамики измонения напорных характеристик при разлишых режимах включения электромагнитных систем показало, что в процессе заливки и выдержки металл« в фор/,в под электромагнитным давлением наблюдается колебательность гидравлической системы с пе-

ременными амплитудой и частотой как результат сложения свободных собственных колебаний переменного столба жидкого металла, случайных колебаний жидкого металла в каналах индукционной печи и вынужденных колебаний металла в активной зоне вследствие периодического изменения действующий влектромагнитной силы. При включении электромагнитных систем длительность переходного процаоса не превышает 0,01 с, поэтому переключение режимоп в процессе заливки с запаздыванием 0,02-0,03 с приводит к дополнительной колебательности. Моделирование колебательности на микро-ЭЫ И&лектроника-60п позволило определить условия, исключающее низкочастотно составляюции колебательности, отрицательно влияющич на ражикы литья. Оти условия предусматривают повышение быстродействия регулирующих и исполнительных органов и увеличение инерционности обьекта регулировании за счет повышенна' его гидравлического сопротивления.

Исследования позволили разработать магнито.динамичео'.уп лмтиИ-ную установку типа ;.vV¡-IA-0,21>, включпаощую «н аукционную плавнльно-раздаточную печь полезной емкостью /по jjC / 2Í/J кг; автоматический кокильный станок с гидравлическим приводом и манипулятором для удаления отливок; специальный источник электропитания на базе трехфазного трансформатора.; микропроцессорную систему автоматического управления режимами литья на основ! управляющей микро-ЭВМ "слектро-ника-60". Система управления обеспечивает пооперационную ручную и автоматическую работу установки в тр>ех основных режимах: плавление и хранение жидкого металла при заданной температуре; отладка режимов литья; изготовление отливок в автоматическом ренине по заданной -программе. Испытания установки в условиях литейного цеха машиностроительного завода í«l.(3 "Авангард" подтвердили во работоспособность, а также надежность микропроцессорной системы управления режимами литья.

РАЗДЕЛ 5. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И СПЕЦИАЛЬНОГО КОМ11ЛЕКСА ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЦЕЛЬНОЛИТЫХ КАРКАСОВ СТУПЕНЕЙ ЭСКАЛАТОРОВ МЕТРОПОЛИТЕНА ЛИТЬЕМ ГОД ДАВЛШИЕМ ПРЕССУЮЩЕГО ПОШ1Я

Режимы заполнения литейной формы жидким металлом при лить« под давлением прессующего поршня определяются динамикой движения пресспоршня. В процессе прессования можно выделить четыре основные фазы, последовательно сменяющие друг друга: медленное движение пресспоршня до момента перекрытия заливочного окна пресскамеры /I/; ускоренное движение с вытеснением воздуха из пресскамеры , 10075 наполнением пресскамеры металлом и начальным заполнением литникового канала и питателей /2/; быстрая запрессовка жидкого металла о полость формы до момента ее заполнения /3/; подпрессовка металла в процессе затвердевания отливки /4/.

Важнейшей фазой прессования является третья, на которой происходит заполнение полости формы металлов. В практике литья под давлением прессующего пориия используют три основных режима заполнения формы металлом: ламинаршй, сплошной турбулентный и дисперсный, а также переходные между ними, чаще всего - турбулентно-дисперсный. Критическая скорость впуска металла в форму, ограничиваемая условием лаыинарности потока, обычно не превышает 0,5 м/с и может быть увеличила лишь за счет повышения вязкости расплава и заливки сплава в жидко-твердом состоянии. Однако, по условиям теплообмена и максимально допустимого времени заполнения формы металлом требуемые скорости впуска превышают критические /из условия ламинарности потока/ и режим заливки становится турбулентным, при этом существенное значение имеет соотношение толщины питателя и толщины стенки

за

отливки: чем меньше это соотношение, тем меньше значение критической скорости впуска. Для алюминиевых сплавов диапазон скоростей

впуска, соответствующих турбулентному режиму, составляет 0,5-20,0 м/с. При скоростях впуска, превышающих 20-25 м/с, наблюдается заполнение формы струей дисперсного ыелкораспыленного металла,- унлот-нявиого по море роста давления в камбию прессования.

Пористость отливок как при турбулентном, так к при дисперсном режимах заливки, достаточно высока, однако размер пор и неоднородность их рассеяния при дисперсном режиме существенно меньше. Максимально допустимые скорости впуска для илю^цниевых сплавов не превышает ЬО м/с: высокие скорости впуски обиспечишшт хорошие качество поверхности и наружных зон отливки, но снижают гермети'иость и плотность внутренних; низкие скорости способствуют уплотнению внутренних зон, но ухудшают качество поверхности. Повышение скорости впуски свыше 50 м/с приводит к интенсивному сливу смазки, локальному перегреву прессформы и уменьшении срока ее эксплуатации.

Важнейшее значение имеет стабилизация устойчивости впускаемой струи металла и сохранение сплошности потока, каким бы он ни был по своей структуре - ламинарным, турбулентным или дисперсным. Устойчивость струи повышается с уменьшением ее длины к с повышением вязкости расплава, поэтому заливка в жидко-твердом состоянии позволяет использовать более высокие скорости прессования. Однако, имеются ограничения как в выборе соотношения жидкой и твордоЯ фаз, так и в выборе допустимой скорости прессования. Расчеты из условий теплового баланса показывают, что с уволнченкек доли твердой фазы до допустимое время заполнения формы расплавом снижается до 0,001-0,005 с, что в рамках элементар!ых расчетов приводит к скорости впуска 200300 м/с. При такой скорости впуска заметное значение приобретает перегрев расплава за счет диссипации механической энергии и перерасп-

ределения жидкой и твердой фаз по сечению потока, что изменяет структуру и свойства расплава и приведет к неустойчивости сплошной струи металла. Увеличить допустимое время заполнения формы металлом до значений, соответствующих реальным скоростям впуска, можно путем повышения рабочей температуры прессформы, однако, при этом повышаются требования к стабильности поддержания этой температуры.

В работе приведен анализ тепловых режимов литья, роль циклического чередования заливок в распределении температуры по толщине прессформы и поддержании баланса между поступающим в прессформу теплом и отводимым, а также значение градиентов температуры по высоте и толщине прессформы при литье эвтектических сплавов и сплавов, затвердоваю:^их в широком иетервале температур.

Последняя, четвертая фаза прессования связана с силовым воздействием на затвердевавшую отливку. В момент окончания заполнения форм>1 металлом наблюдается гидравлический удар, снижающий точность размеров и качество отливки. Необходим определенный запас деформационной способности сплава для демпфирования гидравлического удара и подпрессовки отливки. При литье под давлением прессующего поршя этот запас определяется избыточным содержанием газов в расплаве и усредненным модулем упругости жидко-твердого сплава, а скорость подпрессовки - длительностью продвижения фронта затвердевания от периферии отливки к питателю. Увеличение скорости впуска увеличивает запое деформационной способности сплава, но эффективность подпрессовки будет зависить от стабильности дозы металла и рационального выбора начального момента подпрессовки.

Анализ различных мотодов дозирования жидкого металла свидетельствует, что наименьшую погрешность дозы можно получить при весовом допировании металла. Совмещение пневматической раздаточной печи со взпеиивг.ющмм устройством позволяет гк$фектипно автоматизировать весь

процесс дозирования.Для снижения погрешности весового дозирования исследовали «нерционность процесса отсечки при сливе металла из раздаточной печи в ковш весового дозатора и ввели упрездшие, учитывающее динамику наполнения коваа. Промышленные испытания системы показали, что погрешность дозирования металла не превышает

Измерение и стабилизация массы дозы позволяют стабилизировать и режим прессовшия металла, в частности, рационально определять моменты включения 3 и 4 фазы прессования, однозначно связанные с фактической массой дозы и текущей координатой движения пресспоршня. Разработана универсальная саыонастр;« лающаяся система управления режимом прессования, измеряющая текущую координату движущегося пр«с-споршня и корректирующая момент включения 3 и 4 фазы прзссовлния путем анализа величины и знака отклонения фактической массы дозы от заданной. Система обеспечивает также стабилизацию скорости прессов*-ния на технологически наиболее ва^ой 3 фазе путем из^ср^ния времен« прохождения проссноринем базового пути, сраинения его с оад.-лним временем и выдачи сигнала открытия или покрытия регулирующего дросселя цилиндра прессования, пропорционального величине и знаку отклонения.

Результаты исследований были использованы при разработке технологии изготовления литьем под давлением прессующего поршня ступеней эскалаторов метрополитена, и создании автонатизироеашого комплекса оборудования для реализации отой технологии.

Комплекс разработанного автоматизированного оборудования включает машину литья под давлением с усилием запирания прсссфор<;и 2100тс. и скоростью прессования до 0,0 м/с; манипулятор для извлечения и удаления отливки; пновмораздаточную печь с весовым дозатором; тер-мостатируюцее устройство для регулирования по двеннвдцати контурам температуры 30-тонной прессформы; систему контроля И регулирования

технологических параметров и управления режимами работы комплекса в целом. Оборудование изготовлено заводом Сиблитмаш /г.Новосибирск/, смонтировано и испытано на специализированном литейной участке Красноярского завода тяжелых экскаваторов. Опытная партия отливок испытана на станции метрополитена "Рыбацкая" /г.С.-Петербург/. Испытания подтвердили их работоспособность и показали, что цельнолитые ступени в 5-0 раз превышают по надежности и запасу эксплуатационной прочности сборно-сварные и обеспечивают повышенную безопасность эскалатора.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДИ

I. Разработаны методики, аппаратура и исследованы реологические свойства сплавов в интервале температур кристаллизации.

'¿. Установлено, что модули упругости при сдвиге, эффективная и пластическая вязкость, условный статический и динамический пределы текучести, а также пластическая прочность сплавов интенсивно и монотонно возрастают в степенной зависимости на несколько порядков при понижении температуры расплава от температуры ликвидус до температуры солидус. Интенсивность роста пластической вязкости резко возрастает при содержании твердой фазы более С0%, что пр«водит к увеличению периода релаксации напряжений и снижению допустимых скоростей деформации по мере снижения температуры расплава. Полная реологическая кривая течения литейных сплавов с выходом на конечный линейный участок может быть построена только для темпера-

о

турюй области, соответствующей содержанию твердой фазы не более №%. При более высоком содержании твердой фазы с увеличением действующих напряжений наблюдается нирушение сплошности потока.

3. В Интерполе температур кристаллизации можно выделить пять основных реологических состояний сплавов соответствующих из-

Аг

вестным модельным представлениям реологических сред: линейно-вязкое ньютоновское при содержании твердой фазы до нелинейно-вязкое ньютоновское при содержании твердой фазы от Ь% до 10$; вязко-пластическое шведовсков при содержании твердой фазы от 1Ь% до 00'^; вяэко-нлистично-упругое с малопроедой твердообразной структурой при содержании твердой фазы от СО% до У0-УЬ$; дилатантно вязко-пластично-упру гое с твирдообразной хрупкой структурой при содержании твердой фазы более 90-УЬ^. Непрерывность перехода из одщого реологического состояния в другое, температуртя неустойчивость структуры в интервал» температур кристаллизации и зависимость е;» морфологических характеристик от степени деформации сплава являются характерами особен-востями литейных жидко-твердых сплавов как специфичных реологических сред.

4. Экспериментально исследована динамика заполнения литейной формы жидким металлом при литье под низким давлением. Определены критические режимы заливки и требования к динамике изменения давления газа в печи. Исследованы особенности затвердевания отливок при литье под низким давлением и определены требования к системе управления режимами литья с учетом стабильности технологического процесса. Разработаны технологические процессы изготовления литьем под низким давлением тонкостенных фасонных отливок различной номенклатуры, отливок гидроаппаратуры с толщиной стенки до ЬО мм, и также процессы

заливки короткоэамкнутых рюторов микроэлектродвигателей и об^епрю-машленных электрюдвигателей мощностью до 50 кВт. Разработаны универсальная малогабаритная машина литья под низким давлением фасонных отливок из алюминиевых сплавов и специальная машина для заливки под низким давлением роторов электродвигателей.

Ъ. Проведен анализ определяющих уравнений гидродинамики течений электропроводящих жидкостей в электромагнитных полях различной интен-

сианости м предложена конструкция литейной магнитогидрюдинамической установки для изготовления отливок из алюминиевых сплавов. Исследованы и оптимизированы энергетические и напорные характеристики установки. Исследованы циркуляционные и вихревые потоки жидкого металла ■ активной зоне, каналах и ванне печи ■ зависимости от мощности электромагнитных систем. Разработана микрокомпьютерная система управления режимами работы магнитодинамической литейной установки, обесе-чивающая автоматическое выполнение цикловой программы работы установки, слежение и поддержание требуемой температуры расплава и варьирование режимами литья. Разработан и испытан в заводских условиях опытно-промышлснний образец магнитодинамической литейной установки МДЛ-0,2Ь-1А.

0. Выполнен анализ динамики заполнения литейной формы жидким металлом при литье под давлением. Показано определяющее значение допустимого времени заполнения формы металлом при выборе динамики прессования и неуйстойчивость этого параметра при снижении температуры заливки металла ниже температуры ликвидус. Определен диапазон допустимых колебаний массы дозы и скоручти прессования, как Наиболее критичных при стабилизации технологического прюцесса. Разработана система весового дозирования и стабилизации скорости ннрессовония на базе прецизионного измерителя текущей координаты движущегося поршня, весового дозатора и устройств, регулируюцих расход гидравлической жидкости при прессовании. Разработана технология изготовления литьем под давлением цельнолитых ступеней эскалаторов метрополитена. Разработана специальная автоматизированная машина литья под давлением модели АVIПа о усилием запирания прессформ ЗиОО тс для изготовления цельнолитых ступеней эскалаторов. На базе Красноярского заводя тяжилпх экскаваторов организован литейный участок для производства ступеней.

Материалы диссертации доложни и обсуждены на Всесоюзных научно-технических сьездах литейщиков /¿!инск, 1970; Волгоград, 1903/, научно-технических конференциях: Автоматизация и прогрессивная технология литья под давлением /Москва, 19У4/; Состояние и нвресниктивы создания высокопроизводительного литейного оборудования /Москва, 19В7/; Автоматизация литеГиых процессов /Киев, 1Ус»4/; Прогрессивная технология изготовления отливок из черных и цветных сплавов /Чебоксары, 1УиС/; Методы и средства контроля технологических процессов литья /Москва, 1993/; Прогрессивная технология повышения качества отливок из цветных сплавов /Киев, 197сЗ/; Прогрессивная технология электромашиностроения /Тбилиси, 1972/; Всесоюзной конференции по литью под низким регулируемым давлением /Кии», 1УоЬ/ и соминарях по перспективам развития методов литья под регулируемым давлением /Киев, 1979, 19<Л/.

основное сод^'.шш.!, ;лссэтл4Ш опуиикешш

В СЛЗД^Х 1'АЬОТАХ

1. Моисеев И.В. Реологические свойства алюминиевых сплавов в интир-вале температур кристаллизации //Процессы литья, 1992, вып.5, с.12-18.

2. Моисеев Ю.В. 'Управление литейными процессами. Литье под низким давлением //Процессы литья, 1993, 13, с.Ш-95.

3. Моисеев Ю.В.'Управление литейными процессами. Литье иод элоктро-мегнитным давлением //Процессы литья, 1У94, № 2, с.91-Уи.

4. Моисеев Ю.В. Управление литейными процессами. Литье под давлением //Процессы литья, 1995, ),*■ 2, с.32-39.

5. Моисеев Ю.В. Состояние и основные тенденции автоматизации специальных способов литья //в сб."Автоматизация специальных способов литья, Кчов, ШЫ, 19и7, с..З-У.

6. Моисеев Ю.В. Автоматизация литейных процессов. Киев, 1901, о.2Ь.

7. Моисеев Ю.В. Управление литейными процессами. Литье с направленным затвердеванием //Процессы литья, 1993, № 4, с.43-48.

8. Галдин U.M., Чертега Д.Ф., Иванчук Моисеев Ю.В., Чистяков В.И. Цветное литье /справочник/.И., Машиностроение, 1990, с.412.

9. Моисеев Ю.В., Слободянюк B.C., Колобков В.Ф., Ьойко А.Ф. Литье под низким давлением тонкостенных деталей //Литейное производство, I97Ü, № II, с. 16.

10. .Моисеев Ю.В., Молчанов Ф.В., Свко В.Л. и др. Выбор параметров заливки под низким давлением короткозамкнутых роторов микроэлектродвигателей //Технология электротехнического производства, 1976, № б, с.2-6.

11. .Моисеев Ю.В., Пущаловский А,Д., Стрижевский Д.Л. Исследование динамики потоков жидкого металла в ванне и каналах установки ЭДП-IA //Процессы литья, 1990, выи.2, c.Gü-70.

12. Моисеев Ю.В., Пущаловский А.Д., Стрижеский Д.Л. К вопросу о математической модели гидравлическс4 системы установки ЫДЛ-1А// в сб. "Интенсификация литейных технологий", Киев. I9Ü9, о.67-70.

13. Моисеев Ю.В., Иужайло Л.П., Шурко В.К. и др Разработка конструкции установки литья под влектромагнитным давлением // в сб. ил1ГД в литейном производстве и металлургии", Киев, 1984, о.СЬ-72.

14. Моисеев Ю.В., Горшков O.A. Технологическая подготовка производства литьем под давлениям цельнолитых каркасов ступеней эскалаторов // в сб."Автоматизация и прогрессивная технология литья под давлением", Москва, I9Ü4, с.Ь9-СЗ.

Моиерев Ю.В., Мамыше» В.А., Соколовская Л.А. Оценка контролируемых параметров нестационарно темпоратур!ого поля прессформ литья поп давлением //в сб. "Контроль литейных процессов, формовочных i/птериалов и качества отливок,Киев,Знание, 1993, с. 19-20.

4о

16. Моисеев Ю.В., Пухальский H.H. и др. Лить* под низким давлением обойм насоса НШ-1С0 //Литейное производство, 1979, )f 3, с. 19.

IV. ЧерШ'а Д.Ф., Ивануук Д.Ф., Моисеев В.В. Прогрессивная технология повышения качества отливок из цветных сплавов. Киев, Знание. 1973, C.2ÍJ.

IÜ. Борисов Г.il., Моисеев Ю.В., Наривский A.B., Мацкул А.И. Пластическая пучность алюминиевых сплавов в интервале температур кристаллизации, Киев, И1И, I97Û, e.G.

19. Наривский A.B., Моисеев Ю.В., Борисов Г.П. Эффективная вязкость алюминиевых сплавов АДЭ и АЛ2 в интервале кристаллизации. Литейное производство, I97Ó, К Ь, c.Ib-IO.

20. Наривский A.B., Ьорисов Г. il., Моисеев Ю.В., Ефимов В.А. Наследование параметров фильтрационного питания алюминиевых сплавов в период затвердевания //Доклады АН УССР, ceptn А, 1977, И* 2, с. IbV-IüI.

21. Беленький Д. Л., Боксов Г.il., Моисее» Ю.В. О кинетике затвердевания сплавов при литье под низким давлением //в сб. "Новое в точном литье", Киев, HllJl, 1972, с. 133-137.

22. Ьорисов ГЛ., Моисеев Ю.В., Голов&ченко А.П., Наривский A.B., Дубинко В.Х. Исследование еффектимостк влиянии избыточного давления на процесс формирования отливок из сплава AJ19 // в сб. "Новое в литье о противодавлением", Híb, София, I97Ü, с.Ш-ОЬ.

23. ИсяЛчевм H.Í1 , Моисеев Ю.В., итома Э.ф. Исследование и выбор гидродинамических режимов заливки под низким давлением коротко-замкнутых роторов електродвигателей //в сб."Автоматизация и механизация процессов литья", Киев, Наукова думка, 1976, вып. 4, стр.22-31.

24. Антонов В.А., Кокошко А.Ф., Перепелица Г.В., Борисов Т.Н., Моисеев Ю.В. Типоразмершй ряд оборудования для заливки роторов

олектрю двигателей //Электротехническая промышленность, I97Ü, вып. 4, с.1-5.

25. Моисеев Ю.В., Цухальский H.H., Ласовецкий В.Я., Прокудам P.A. Получение отливок "Корпус фильтра" литьем под низким давлением Литейное производство, 19134, ),"• 7, с.33.

26. Пухояьский H.H., Моисеев Ю.В. Получение фасонных отливок без литниковых остатков // в сб."Прогрессивная технология изготовления форм и стержней", Чебоксары, Д1ТП, 1936, о.15.

27. Иаривский A.B., Борисов Г.П., Моисеев Ю.В. Реологические свойства алюминиевых сплавов в интервале температур кристаллизации

в сб. "Усовершенствование процессов литья фасонных отливок, Киев, И1П, Iе//С, о.М-Ь7.

20. Беленький Д.М., Борисов Г.П., Моисеев Ю.В. Влияние низкого давления на свойства и структуру заовтектических силуминов ( Литейное производство, 1971, ДО II, с.П-12.

29. Ефимов Б.А. , Борисов Г.II., Моисеев Ю.В. и др. О влиянии режимов литья с противодавлением на свойства отливок из алюминиевых сплавов // в сб. "Новое в литье с противодавлением", НРЬ, София, 1975, с.10-24/.

30. Моисеев Ю.В., Мамышев В.А., Соколовская Л.А. О компьютерном прогнозировании термических характеристик рабочего слоя пресс-форм из легированной стали // в сб."Легирование, структура и свойства упрочненных сталей, Киев, Знание, 1993, о.30-31.

Но теме диссертации получены авторские свидетельства на изобретения за П: 4C456I; 62U994; 2°7426; 325С93; 370417; 400417;

539004; 558953; C2I459; 632476; С23645; 604616; 697252; 707CU0;

72(3900; 725797; 725790 ; 791450; UG9957; 021054 ; 031216; Ü5020Ö;

097394; 900970 ; 933215; 931276; У52420; 933220 ; 933229; Х0969;

099261; 96045о; 944779; 141930I; I224I5Ö; 1547942; 1359069; 1435330;

1533032; 20I434Ü; 1533737.

АННОТАЦИЯ

Моисеев Ю.В. Совершенствование технологии и создание оборудования для литья под регулируемым давлением на основе исследования реологических свойств алюминиевых сплавов

.Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 0b.IG.04 "Литейное производство". Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, г.Киев, 1997 г.

Зшцкщнетсн научных работ и 41 ывторское свидетельство, которые содержат результаты исследований реологических свойств алюминий-кремниевых сплавов в интервале температур к^ютоллизицки, технологических исследований режимов изготовления отливок под низким газовым давлением, литьем под электромагнитным давлением к литьем под давлением прессующего порция и конструкторских разработок по созданию новых литейных машин.

Ключевые слова: литьо, реология, технология литья, лктлйкмв машины.

АН0ТА41Я

л'о1севв Ю.В. Удосконалення технолог:! I створання устаткування для лиття пад регулюсмим тиском на основ1 досл!дження реолоНчних властивостей алюмЬиевмх сплав!в

Дисертнц1я на здобуття вченого ступени доктора техн{чних наук по сиец{альност1 ОЬ.10.04 "^иварю вирооництво". у1эико-техлолог1ч-ний Ыститут металгв та сплав!» НАН УкраГНи, м.Ки1в, ЮЛ р.

Захищзетьоя 48 наукових праць та 41 автороьке св1дототво,нк1 ви1щують результата досл1джань реолог1чних влаотивостей алюм1-н1й-кремн1евих сплав!в в 1нтервал1 температур кристап1зацП, Т6ХНОЛОГ1ЧНИХ ДООЛ1ДЖвНЬ режшЛв виготовлення в1дливок п!д ниэьким гааовим тиском, литтям п!д електромагШтним тиском i литтям п!д тиском преоуючого поршня та конотруктороьких роэро-Оок по створенню нових литтевих машин.

Ключов1 олова: лиття, реолог!я, технолог1я лиття, ливарн! машини.

ANNOTATION

Yu.V.Moiseyev. The Improvement of technology and development of equipment for regulated die casting based on study of rheoloffical properties of aluminium alloys.

The thesis for teohnioal doctor degree on speoiality 05.10.04."Foundry". Phisico-thechnologioal Institute of Mstals and Alloys of the National Aoademy of Scienses of Ukraine, Kiev, 1977.

The results of investijjations, published in 48 scientific articles and 41 patents, are defended. ' These articles and patents include the data on rheolffical propeties of Al-Si alloys in the crystallization interval, the results of the low-pressure casting technology studieng as well as data on cast parts prodaction with die-casting and electromagnetic pressure use. The designs of new casting: equipment are desribed.

Keywords: cast, parts, Theological properties, casting technology, casting equipment.

Шли. до друку ZO.CiJ) форма! 6(1

llaiiip друк. Л! i . С|шс1б друку офсетннй. Умовн. друк. арк. i,C'. Умовн. фарбо-в1дб. Л . Обл.-выд. арк. С, О . Тираж too . Зам. Я4 <#2 .

фТрма «ШИОЛ. ii.VilSI, КнГа, вул. Волингька, (10.