WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

ОБЪЯВЛЕНИЕ О ЗАЩИТЕ КАНДИДАТСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ

Ф.И.О

Берстнев Александр Александрович

Название диссертации

Повышение качества поверхности точных отливок из жаропрочных сталей совершенствованием технологического процесса литья по выплавляемым моделям

Специальность

05.16.04 - «Литейное производство»

Отрасль науки

Технические науки

Шифр совета

Д 212.110.05

Тел. ученого секретаря

(499)141-9495

E-mail

a_paltievich@mati.ru

Предполагаемая дата защиты

29 октября 2009

Место защиты диссертации

Оршанская, 3, ауд. 523А

Автореферат и текст объявления были размещены на сайте «МАТИ»Российского государственного технологического университета им. К.Э.Циолковского в сети Интернет 28 сентября 2009 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета А.Р. Палтиевич

На правах рукописи

БЕРСТНЕВ АЛЕКСАНДР АЛЕКСАНДРОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ

ТОЧНЫХ ОТЛИВОК ИЗ ЖАРОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО

ПРОЦЕССА ЛИТЬЯ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ

Специальность 05.16.04 – Литейное производство

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Москва – 2009

Работа выполнена на кафедре «Материаловедение, литье и сварка» Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П. А. Соловьева»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Серебряков Сергей Павлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Смыков Андрей Федорович

кандидат технических наук, доцент

Гаранин Владимир Федорович

Ведущее предприятие: ОАО «НПО «САТУРН» (г. Рыбинск).

Защита состоится «29» октября 2009 года в 14 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.110.05 в Государственном общеобразовательном учреждении высшего профессионального образования «МАТИ»– Российском государственном технологическом университете имени К.Э.Циолковского,

по адресу:

121552 Москва, ул. Оршанская, д.3, аудитория № 523А, корп. А.

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

Телефон для справок 8-499-141-94-95.

Автореферат разослан « 22 » сентября 2009 года.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

Диссертационного Совета Д 212.110.05

Кандидат технических наук, доцент Палтиевич А.Р.

Общая характеристика работы

Актуальность диссертации. До 60% отливок из жаропрочных сталей, изготавливаемых в керамических формах методом литья по выплавляемым моделям (ЛВМ), поражаются точечными поверхностными дефектами (ТПД), также называемыми «питтинг коррозией», «оспенными отметинами», «далматинцем», «темными пятнами», «черными точками», «разъеданием. Наличие ТПД на поверхности отливок снижает чистоту поверхности, ухудшает товарный вид литой заготовки. Глубина внедрения ТПД в отливку находится в пределах 0,1 – 1,4 мм и, часто превышают припуск на механическую обработку, а назначение дополнительных припусков снижает КИМ, увеличивает трудоемкость и себестоимость литья.

Из литературных источников известно, что ТПД формируются локальными включениями веществ, содержащих оксиды металла и формы. На данный момент единого мнения по механизму формирования этих включений нет. Преобладает точка зрения, что в основе образования ТПД лежат реакции взаимодействия металл-керамическая форма. Приводимые в литературе данные противоречивы, а современное представление о пригарообразовании, например, в исследованиях И.В. Валисовского, Ю.П. Васина, С.П. Дорошенко, Ф.Д. Оболенцева, не объясняет образование локальных повреждений поверхности отливки при её контакте с литейной формой. В связи с вышеизложенным, работа по выявлению влияния причин возникновения ТПД на отливках из жаропрочных сталей, получаемых методом ЛВМ, является актуальной. Практическая значимость темы подтверждается её выполнением в рамках НИР с ОАО НПО САТУРН (№ 587 – 00 от 19.04.2000) в 1997 – 2002 гг.

Целью работы является снижение брака отливок из жаропрочных сталей получаемых методом ЛВМ по ТПД на основе изучения технологических факторов, влияющих на их образование.

Для достижения поставленной цели требуется решение следующих задач:

1) Исследование влияния качества металла (содержание различных типов неметаллических включений (НМВ)) на пораженность отливок ТПД;

2) Исследование влияния технологических факторов (состава керамической формы, температуры заливки сплава, условий литья) на образование ТПД на отливках;

3) Изучение состава и строения ТПД;

4) Выявление механизма возникновения ТПД на стальных жаропрочных отли-вках, получаемых ЛВМ, на основании теоретических положений и экспериментальных данных;

5) Разработка и опробование практических рекомендаций по предупреждению ТПД на стальных жаропрочных отливках, получаемых ЛВМ.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Определен механизм возникновения ТПД, заключающийся в проникновении неметаллических включений с расплавом при заливке, их адгезии на поверхно-сти формы и последующем физико-химическом взаимодействии с отливкой и формой;

2. Установлены закономерности пораженности отливок ТПД от состава НМВ, их содержания в металле и технологическими факторами ЛВМ;

3. Получены регрессионные зависимости, описывающие влияние технологических факторов на пораженность отливок ТПД и позволяющие прогнозировать качество поверхности стальных жаропрочных отливок.

Практическая ценность. На основе представленного механизма формирования точечных поверхностных дефектов на отливках из жаропрочных сталей для наиболее применяемых жаропрочных сталей разработаны технологические рекомендации по предупреждению ТПД, включающие:

- снижение содержания силикатов и соединений железа в форме;

- использование восстановительной атмосферы в форме при формировании отливок.

Производственное опробование. Результаты работы были внедрены на «ОАО «НПО «САТУРН», а так же используются в РГАТА им. П.А.Соловьева в учебном процессе на лекциях и практических занятиях в курсе «Производство отливок из черных и цветных сплавов».

Апробация работы. Материалы работы доложены на всероссийских научно-технических конференциях в Рыбинске в 2002 и 2007 годах.

Публикации. Основные положения работы опубликованы в 6 работах из них 2 статьи в центральных журналах «Литейное производство», «Инженерный справочник» и 1 патент на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 234 страницах, состоит из введения, 7 глав, заключения, библиографического списка из 105 наименований российских и зарубежных источников, 5 приложений, 40 таблиц и 125 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

В первой главе проведен анализ состояния вопроса по поверхностным дефектам на жаропрочных отливках. Выполнена классификация различных видов поверхностных дефектов в зависимости от причины их образования и особенностей технологии. Рассмотрены работы, посвященные образованию ТПД на отливках из жаропрочных сталей. Большинство исследователей полагают, что возникновение данного типа дефектов связано с химическим взаимодействием металл-керамическая форма. Влияние других факторов: условий литья, химического состава сплава, температуры заливки, носит противоречивый и ограниченный характер. Рассмотрены теоретические аспекты образования пригара, являющегося результатом взаимодействия металла, формы и атмосферы. Показано, что для стального жаропрочного литья по выплавляемым моделям изучение ТПД проведено в ограниченном количестве работ, а количество работ посвященных изучению взаимодействия металл-керамическая форма ничтожно мало. В результате отсутствует единое мнение о механизме и природе образования этих дефектов.

На основании литературного обзора явлений, способствующих образованию локальных поверхностных повреждений, возникающих, например, при высокотемпературной коррозии проточных частей ГТУ и некоторых литературных данных о роли НМВ в питтинг-образовании, была предложена гипотеза о НМВ, присутствующих в заливаемом металле, как источнике образования ТПД. В настоящей работе выполнена оценка достоверности данного предположения.

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

Во второй главе приведено описание материалов и технологий, использованных в работе, а также применяемых методик исследований. В качестве основных методов исследования ТПД, НМВ, окалин и продуктов взаимодействия металл-форма использовали металлографический, микрорентгоспектральный (МРА) и рентгенофазовый анализы. Предложена методика оценки загрязненности отливок ТПД, для чего была введена количественная единица – пораженность поверхности ТПД, представляющая собой отношение площади дефектной поверхности ко всей площади поверхности стандартного образца (или отливки).

Изучение процесса заполнения полости формы проводили на специально сконструированной установке, исследования проводились на основных типах литнико-питающих систем (ЛПС) при использовании реальных керамических форм.

В качестве рабочих составов керамических оболочек использовались как базовые составы керамических форм, рекомендуемые для точного литья по ВМ отливок из жаропрочных сталей – маршалитовый (наполнитель огнеупорной суспензии маршалит, обсыпка кварцевый песок), электрокорундовый (наполнитель огнеупорной суспензии электрокорунд, обсыпка электрокорунд), дистенсиллиманитовый (наполнитель огнеупорной суспензии дистенсиллиманит, обсыпка дистенсиллиманит), цирконокорундовый (наполнитель огнеупорной суспензии циркон, обсыпка электрокорунд) и корундодистенсиллиманитовый (наполнитель огнеупорной суспензии дистенсиллиманит, обсыпка электрокорунд), так и опытные составы оболочек. В качестве связующего применялся этилсиликат 40. Исследования выполнялись на хромистой стали ЭИ 736, хромоникелевой стали ЭИ 402 и хромоникельмолибденовой стали ВНЛ 5.

Третья глава посвящена анализу процессов, происходящих при литье хро-мистой стали в керамическую форму.

Был выполнен термодинамический анализ реакций образования оксидов основных активных компонентов жаропрочных сталей, их взаимодействия с атмосферой и формой. Оценка вероятности окисления компонентов хромоникелевой стали основывалась на сравнении парциального давления кислорода в атмосфере литейной формы с давлением упругости диссоциации окисла. Расчеты показывают что, даже при плавке-заливке металла в вакууме (остаточное давление кислорода 1.33 133.32 Па) происходит окисление основных компонентов хромоникелевой стали:,,,. Таким образом, можно сделать вывод, что при плавке на воздухе, в вакууме или аргоне оксиды практически всегда образуются.

Анализ существующих методов проектирования ЛПС показал, что их конструкция ЛПС предусматривает только надежное питание отливок после заполнения форм. В ходе заполнения происходит, как правило, безнапорное течение расплава от плавильного тигля (или литейного ковша) до отливки, что повышает вероятность проникновения в отливку оксидов (НМВ) с поверхности расплава, которые могут являться источником формирования ТПД. Разработан метод расчета площади поверхности струи расплава при заливке форм по ВМ, на основе которого показано, что при заливке на воздухе окисление поверхности струи стали приводит к образованию пленки оксидов толщиной 210-4мм, не способной сформировать ТПД.

При лабораторном физическом моделировании процесса заполнения сери-

йных литейных форм водой зафиксировано, что при всех вариантах расхода жидкости (для принципиально разных вариантов конструкции форм с литниковыми системами: вертикальный стояк, стояк – прибыль, горизонтальный коллектор, 2-х ярусный горизонтальный коллектор) движение потока на протяжении от тигля (ковша) до отливки является безнапорным. Это создает условия для проникновения в отливку НМВ, находящихся на поверхности ванны, в отливку.

Экспериментальное изучение взаимодействия твердой хромистой стали с различными по составу керамическими формами проводилось при использовании тигельного метода. Установлено, что при всех режимах экспериментов (нагрев в диапазоне от 900 до 1300°C и времени выдержки от 5 до 90 мин) высокотемпературный контакт между керамической формой и твердым металлическим образцом состоит в появлении на образце сплошного слоя окалины и её физико-химическим взаимодействием с лицевым слоем керамической формы. Таким образом, исследования показали, что взаимодействие твердого металла с формой не приводит к возникновению ТПД или дефектов, им подобных.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»