Диссертация - Исследование кристаллизации, макроструктуры, дефектов и напряженного состояния кузнечнык слитков для изделий тяжелого машиностроения с использованием систем компьютерного моделирования и автоматизированного проектиров ани я
Содержание
Содержание Введение...5
1 Дефекты слитка и его напряженное состояние. Состояние вопроса и постановка задачи исследования...11
1.1 Кристаллизация и строение крупных кузнечных слитков...11
1.2 Напряженное состояние в литом металле и формирование трещин...14
1.2.1 Горячие трещины...15
1.2.2 Холодные трещины...19
1.3 Дефекты крупных кузнечных слитков...2.1
1.3.1 Поверхностные трещины - продольные и поперечные...21
1.3.2 Осевые трещины...22
1.3.3 Дугообразные трещины...23
1.3.4 Химическая неоднородность...24
1.4 Образование дендритной структуры...24
1.5 Влияние изложницы на процесс кристаллизации...25
1.6 Влияние температуры жидкой стали...26
1.7 Влияние скорости разливки...27
1.8 Влияние химического состава стали...28
1.9 Влияние растворенных в стали газов...29
1.10 Существующие в настоящее время модели кристаллизации слитка...29
1.11 Заключение...31
2 Моделирование кристаллизации и напряженного состояния слитка...34
2.1 Программа Krisli...34
2.2 Разработка математической модели кристаллизации слитка...35
2.3 Факторы, влияющие на образование трещин в слитках...37
2.4 Описание комплекса математических моделей Crystal...39
2.4.1 Модель тепловых процессов...39
2.4.2 Модель формирования структурных зон...41
2.4.3 Модель давлений и плотности металла...41
2.4.4 Модель напряженного состояния материала...43
2.4.5 Оценка жесткости НС...45
2.5 Анализ напряженного состояния слитка...46
2.6 Интегральный критерий дефектообразования...52
2.7 Методика работы с комплексом Crystal...55
2.8 Заключение...59
3 Сравнение расчетных и экспериментальных данных исследования структуры и дефектов кузнечных слитков...61
2
3.1 Методика исследования слитков...61
3.2 Расчет и анализ слитка 24,2т стали 38ХНЗМФА (№1)...68
3.3 Расчет и анализ слитка 24,2т стали 38ХНЗМФА, отлитого с инокуляцией струи расплава (№2)...76
3.4 Расчет и анализ слитка 22,5т стали 38ХНЗМФА, отлитого с применением специального поддона (№3)...81
3.5 Обобщение результатов по трем слиткам...87
3.6 Заключение...88
4 Моделирование кристаллизации слитков с различными геометрическими и технологическими параметрами...90
4.1 Начальные условия для моделирования. Их влияние на процесс кристаллизации и образование дефектов в слитке...90
4.2 Описание объектов исследования...92
4.3 Слитки с разной температурой разливки...93
4.4 Слитки с разным отношением высоты к диаметру (H/D)...94
4.4.1 Бесприбыльные слитки...94
4.4.2 Прибыльные слитки...96
4.5 Слитки с разной конусностью...97
4.5.1 Бесприбыльные слитки...97
4.5.2 Прибыльные слитки...98
4.5.3 Бесприбыльные слитки с обратной конусностью...99
4.6 Слитки из разных марок сталей...101
4.7 Слитки с различным объемом прибыли...102
4.8 Слитки разного развеса...103
4.9 Разная теплопроводность литейной оснастки...104
4.9.1 Разная теплоотдача от зеркала металла...104
4.9.2 Разная теплоотдача от стенок прибыли...105
4.9.3 Разная теплоотдача от стенок изложницы...105
4.9.4 Разная теплоотдача в поддон...106
4.10 Один и тот же слиток в разные моменты времени...106
4.11 Заключение...109
5 Оптимизация геометрии слитка с целью получения бездефектной поковки...110
5.1 Система автоматизированного проектирования «Выбор слитка»...110
5.2 Применение САПР «Выбор слитка» во взаимодействии с комплексом Crystal...111
5.3 Управление геометрическими параметрами слитка с целью его оптимизации...116
5.3.1 Управление высотой расположения дугообразных трещин...116
5.3.2 Выбор слитка с учетом размеров дефектных зон...118
3
5.4 Изготовление и макроконтроль поковок с прямой и обратной ориентацией в слитке...120
5.5 Заключение...123
Выводы...125
Список использованной литературы...127
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 —Зависимости, полученные при моделировании...
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 - Параметры литейной оснастки, используемые при моделировании...
