Погрешность размерной точности отливок в литье по выплавляемым моделям

Установлено, что размерную точность отливок особо ответственного назначения из жаропрочных никелевых сплавов в литье по выплавляемым моделям, в основном, предопределяют стабильность температуры воздуха в модельном отделении и отделении нанесения огнеупорного покрытия на модельный блок, а также абсо...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2009
Автори:	Репях, С.И., Хрычиков, В.Е.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2009
Назва видання:	Процессы литья
Теми:	Новые методы и прогрессивные технологии литья
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/114160
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Погрешность размерной точности отливок в литье по выплавляемым моделям / С.И. Репях, В.Е. Хрычиков // Процессы литья. — 2009. — № 3. — С. 25-30. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-114160
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1141602025-02-09T15:41:50Z Погрешность размерной точности отливок в литье по выплавляемым моделям Репях, С.И. Хрычиков, В.Е. Новые методы и прогрессивные технологии литья Установлено, что размерную точность отливок особо ответственного назначения из жаропрочных никелевых сплавов в литье по выплавляемым моделям, в основном, предопределяют стабильность температуры воздуха в модельном отделении и отделении нанесения огнеупорного покрытия на модельный блок, а также абсолютное значение коэффициента термического линейного расширения модельного состава, используемого для производства моделей отливок, и степень торможения усадки модели и отливки при охлаждении. Встановлено, що розмірну точність виливків особливо відповідального призначення з жароміцних нікелевих сплавів в литві по моделях, що витоплюваються, в основному, зумовлює стабільність температури повітря в модельному відділенні і відділенні нанесення вогнетривкого покриття на модельні блоки, а також абсолютне значення коефіцієнта термічного лінійного розширення модельного складу, що використовувається для виробництва моделей виливків, і ступінь гальмування усадки моделі і виливка при охолоджуванні. Size exactness of foundings of the especially responsible setting from heat-proof nickel alloys in casting on the smelted models, mainly, predetermines stabil-ity of temperature of air in a model separation and separation of causing of heat-resistant coverage on a model block, and also absolute value of coefficient of thermal linear expansion of model composition, used for the production of models of foundings and degree of braking of pattern maker’s contraction of model and founding at cooling. 2009 Article Погрешность размерной точности отливок в литье по выплавляемым моделям / С.И. Репях, В.Е. Хрычиков // Процессы литья. — 2009. — № 3. — С. 25-30. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 0235-5884 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/114160 621.74.04 ru Процессы литья application/pdf Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Новые методы и прогрессивные технологии литья Новые методы и прогрессивные технологии литья
spellingShingle	Новые методы и прогрессивные технологии литья Новые методы и прогрессивные технологии литья Репях, С.И. Хрычиков, В.Е. Погрешность размерной точности отливок в литье по выплавляемым моделям Процессы литья
description	Установлено, что размерную точность отливок особо ответственного назначения из жаропрочных никелевых сплавов в литье по выплавляемым моделям, в основном, предопределяют стабильность температуры воздуха в модельном отделении и отделении нанесения огнеупорного покрытия на модельный блок, а также абсолютное значение коэффициента термического линейного расширения модельного состава, используемого для производства моделей отливок, и степень торможения усадки модели и отливки при охлаждении.
format	Article
author	Репях, С.И. Хрычиков, В.Е.
author_facet	Репях, С.И. Хрычиков, В.Е.
author_sort	Репях, С.И.
title	Погрешность размерной точности отливок в литье по выплавляемым моделям
title_short	Погрешность размерной точности отливок в литье по выплавляемым моделям
title_full	Погрешность размерной точности отливок в литье по выплавляемым моделям
title_fullStr	Погрешность размерной точности отливок в литье по выплавляемым моделям
title_full_unstemmed	Погрешность размерной точности отливок в литье по выплавляемым моделям
title_sort	погрешность размерной точности отливок в литье по выплавляемым моделям
publisher	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
publishDate	2009
topic_facet	Новые методы и прогрессивные технологии литья
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/114160
citation_txt	Погрешность размерной точности отливок в литье по выплавляемым моделям / С.И. Репях, В.Е. Хрычиков // Процессы литья. — 2009. — № 3. — С. 25-30. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.
series	Процессы литья
work_keys_str_mv	AT repâhsi pogrešnostʹrazmernojtočnostiotlivokvlitʹepovyplavlâemymmodelâm AT hryčikovve pogrešnostʹrazmernojtočnostiotlivokvlitʹepovyplavlâemymmodelâm
first_indexed	2025-11-27T12:50:36Z
last_indexed	2025-11-27T12:50:36Z
_version_	1849947956675870720
fulltext	ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2009. №3 25 Новые методы и прогрессивные технологии литья положительных эффектов влияния ЛВКД на формирование структуры обеспечивает существенное (в 1,5- 1,9 раза) повышение прочностных свойств стали без заметного сниже- ния пластических (табл. 2). Таким образом, установлено, что метод ЛВКД является эффективным способом улучшения структуры и свойств, которые трудно поддаются улучшению обычными методами изменения теплофизических пара- метров затвердевания при гравитационной заливке. 1. Ефимов В. А., Эльдарханов А. С. Современные технологии разливки и кристаллизации сплавов. - М.: Машиностроение, 1998. - 360 с. 2. Таранов Е. Д., Бречко Е. Л., Буклан Б. А. Особенности затвердевания стальных отливок в условиях ЛВКД // Процессы литья. - 1995. - № 2. - С. 11-17. 3. Таранов Е. Д., Ефимов В. А., Примак И. Н. Кристаллизация и структурообразование стальных от- ливок под давлением // Там же. - 1997. - № 1. - С. 34-36. 4. Батышев А. И. Кристаллизация металлов и сплавов под давлением. - М.: Металлургия, 1977. - 152 с. Поступила 21.01.09 УДК 621.74.04 С. И. Репях, В. Е. Хрычиков* ООО “ИТЛ-Лассо”, Днепропетровск *Национальная металлургическая академия Украины, Днепропетровск ПОГРЕШНОСТЬ РАЗМЕРНОЙ ТОЧНОСТИ ОТЛИВОК В ЛИТЬЕ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ Установлено, что размерную точность отливок особо ответственного назначения из жаро- прочных никелевых сплавов в литье по выплавляемым моделям, в основном, предопреде- ляют стабильность температуры воздуха в модельном отделении и отделении нанесения огнеупорного покрытия на модельный блок, а также абсолютное значение коэффициента термического линейного расширения модельного состава, используемого для производства моделей отливок, и степень торможения усадки модели и отливки при охлаждении. Условия заливки σ в , МПа σ т ,МПа δ, % Ψ, % Гравитационная 395 188 30,0 51,7 ЛВКД 575 359 25,1 41,6 ГОСТ 977-88 400 200 24,0 35,0 Таблица 2. Механические свойства стали марки 15Л а б Рис. 2. Микроструктуры стали марки 15Л после нормализации: а - гравитационная заливка; б - ЛВКД, ×400 26 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2009. № 3 Новые методы и прогрессивные технологии литья Встановлено, що розмірну точність виливків особливо відповідального призначення з жароміцних нікелевих сплавів в литві по моделях, що витоплюваються, в основному, зумовлює стабільність температури повітря в модельному відділенні і відділенні нанесення вогнетривкого покриття на модельні блоки, а також абсолютне значення коефіцієнта термічного лінійного розширення модельного складу, що використовувається для виробництва моделей виливків, і ступінь гальмування усадки моделі і виливка при охолоджуванні. Size exactness of foundings of the especially responsible setting from heat-proof nickel alloys in casting on the smelted models, mainly, predetermines stabil-ity of temperature of air in a model separation and separation of causing of heat-resistant coverage on a model block, and also absolute value of coefficient of thermal linear expansion of model composition, used for the production of models of foundings and degree of braking of pattern maker’s contraction of model and founding at cooling. Ключевые слова: отливка, форма, модель, точность, допуск, размер, коэффициент, усадка, расширитель, температура. Постановка проблемы и состояние вопроса Точность отливки - один из основных показателей ее качества, который регламентиру- ется соответствующими государственными и отраслевыми стандартами (ГОСТ 26645-85, ОСТы 1.02571-86, 1.41793-78, 1.41154-86 и т. д.). Поэтому вопрос о точности отливок со временем не теряет своей актуальности, во-первых, из-за неуклонно возрастающих тре- бований к качеству отливок, во-вторых, в связи с использованием в производстве отливок новых материалов и технологий, в-третьих, из-за необходимости обеспечения высокого уровня конкурентоспособности литых деталей. Вопросам точности отливок посвящено большое количество работ [1-11 и др.]. Тем не менее, в области получения отливок особо ответственного назначения из жаропрочных никелевых сплавов, изготавливаемых методом литья по выплавляемым моделям, недоста- точно полно исследованы закономерности формирования точности отливок, отсутствует надежная методика прогнозирования точности отливок, не четко определены основные факторы, определяющие точность отливок и, в частности, их размерную точность. Постановка задачи исследования Задача исследований – выявить наиболее значимые параметры технологии произ- водства отливок особо ответственного назначения из жаропрочных никелевых сплавов, изготавливаемых методом литья по выплавляемым моделям, предопределяющие размер- ную точность отливок. Основные результаты исследований Для определения наиболее значимых параметров технологии изготовления отливок методом литья по выплавляемым моделям, предопределяющих размерную точность отливок, использовали формулу [1, 2] ,оКОм ∆+∆−∆=∆ i (1) где ∆ i – припуск на i-й размер рабочей полости пресс-формы; ∆ м – линейная усадка модели отливки по i-му размеру отливки; ∆ КО – линейное расширение керамической оболочки (КО) к моменту ее заливки металлом по i-му размеру отливки; ∆ о – линейная усадка сплава отливки по ее i-му размеру. Расчет величин усадок и расширений проводили по следующим формулам: )];()([ врр3умпфм ttttkkl −+−⋅⋅⋅=∆ (2) );( 20)( мнфКОКО ∆−⋅−⋅=∆ ltk (3) ,)(20)( yoмКОпфyco kltk ⋅∆+∆−⋅−⋅=∆ (4) где l пф – размер рабочей полости в пресс-форме по ее i-му размеру, м; t з , t р и t в – температура модельного состава при запрессовке в пресс-форму, температура модели при извлечении ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2009. №3 27 Новые методы и прогрессивные технологии литья ее из пресс-формы и температура воздуха в отделении нанесения огнеупорного покрытия на модельные блоки соответственно, 0С; t – средневзвешенная температура КО в период затвердевания стенки отливки по ее i-му размеру, 0С; t у – температура перехода охлажда- ющегося в форме сплава отливки из пластического состояния в упругое 0С; k с , k КО и k м – коэффициент термического линейного расширения сплава отливки по ее i-му размеру, КО и модельного состава по i-му размеру отливки соответственно, град-1; k у – коэффициент затрудненности усадки модели отливки по i-му размеру; k уо – коэффициент, учитываю- щий степень затрудненности усадки отливки по ее i-му размеру. Для большинства используемых промышленных модельных составов и литейных спла- вов значения коэффициентов k у и k уо , как правило, могут изменяться от 1,0 до 0,85, что соответствует абсолютно свободной и затрудненной усадке модели и отливки по ее i-му размеру. По сути, величина k у при прочих равных условиях отражает влияние нестабильнос- ти температуры модели отливки в момент ее извлечения из пресс-формы, а величина k уо – стабильность химического и фазового составов сплава отливки, а также свойств используемой КО. Поскольку линейная усадка затвердевающей отливки начинается в момент срастания между собой ветвей растущих дендритов, а температурный интервал кристаллизации сплавов значительно меньше температурного интервала охлаждения отливки, для расчета допустимо принять температуру t у , равной температуре солидуса сплава отливки (t s ). Степень влияния (ϕ, %) каждого из факторов (модельного состава, КО и сплава отливки) на размерную точность отливки по ее i-му элементу в условиях свободной и затрудненной усадки определяли следующим образом. Величины максимальной ( мах i∆ ) и минимальной( min i∆ ) свободной и затрудненной усадок модели, отливки, а также величины расширения КО по i-му размеру отливки рассчитывали по следующим формулам: ; )(20)( max м min KOпф mах суо mах o ∆+∆−⋅−⋅⋅=∆ ltkk s (5) ; ) (20)( min м mах KOпф min cyo min o ∆+∆−⋅−⋅⋅=∆ ltkk s (6) ; )(20)( min мпф maxmax KO max KO ∆−⋅−⋅=∆ l tk (7) ; )(20)( max мпф minmin KO min KO ∆−⋅−⋅=∆ ltk (8) ; )]()([ min в min р min р max з max у max мпф max м t tttk kl −+−⋅⋅⋅=∆ (9) , )]()([ max в max р max р min з min у min мпф min м tttt kkl −+−⋅⋅⋅=∆ (10) где мах i∆ , min i∆ – максимальное и минимальное изменение длины отливки по ее i-му размеру соответственно; min КО max КO ,∆∆ – максимальное и минимальное изменение длины КО по i-му размеру отливки соответственно; min м max м ∆∆ , – максимальное и минималь- ное изменение длины модели отливки по ее i-му размеру соответственно; min c max c , kk – максимальный и минимальный коэффициенты термического линейного расшире- ния сплава отливки по ее i-му размеру, соответственно; min КО max КО , kk – максимальный и минимальный коэффициенты термического линейного расширения КО по i-му размеру отливки соответственно; min м max м k,k – максимальный и минимальный коэффициенты 28 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2009. № 3 Новые методы и прогрессивные технологии литья термического линейного расширения модельного состава по i-му размеру отливки соответ- ственно; min y max y ,kk – максимальный и минимальный коэффициенты затрудненности усадки модели отливки по i-му размеру соответственно; minmax ,tt – максимальное и минимальное изменение средневзвешенной температуры КО в период затвердевания стенки отливки по ее i-му размеру соответственно; min з max з ,tt – максимальная и мини- мальная температуры модельного состава при его запрессовке в пресс-форму соответ- ственно; min p max p ,tt – максимальная и минимальная температуры модельного состава в i-м элементе в момент извлечения модели отливки из пресс-формы соответственно; min в max в ,tt – максимальная и минимальная температуры воздуха в отделении нанесения огнеупорного покрытия на модельные блоки соответственно Степень влияния модельного состава на размерную точность отливки по i-му элементу рассчитывали по следующей формуле, %: i∆ ∆−∆ ⋅=ϕ min м ma м x 100 М ; (11) - степень влияния КО - по формуле, % ;100 min KO max KO КО i∆ ∆−∆ ⋅=ϕ (12) - степень влияния сплава отливки - по формуле, % .КОo м100 ϕ−ϕ−=ϕ . (13) Для определения степени влияния основных параметров производства на стабильность i-го размера реальной отливки при заливке расплава в форму из тигля плавильной печи были приняты следующие пределы изменения исследуемых параметров (при величине рабочей полости пресс-формы на i-й размер, равной l пф = 0,3 м): – для модельного состава: t З = 66-68; tр = 28-32; tв= 20-32 оС; kм= (245-255) ∙ 10-6 , kм = =(97-103) ∙ 10-6 , kм = (48-52) ∙ 10-6 град-1; а б в г д е Рис. 1. Степень влияния параметров модельного состава, КО и сплава отливки на ее погрешность по i-му размеру при свободной (а-в) и затрудненной (г-е) усадках модели и отливки в случае исполь- зования модельного состава с величиной, в град-1: а, г - kм=(250±5) ∙ 10-6; б, д - kм=(100±3) ∙ 10-6; в, е - kм=(50±2) ∙ 10-6 в цехах с плохо контролируемой температурой воздуха в модельном отделении ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2009. №3 29 Новые методы и прогрессивные технологии литья – для КО, изготовленной на основе гидролизованного раствора этилсиликата или кремнезоля, пылевидного дистен-силлиманита и белого зернистого электрокорунда: t = 980-1000 0С, k КО = (9,8-10,2) ∙10-6 град-1; – для жаропрочного никелевого сплава отливки: t s = 1345 0С, k o = (16,2-16,4) ∙ 10-6 град-1. В расчете принято: k у = 0,85, k уо = 1 – для свободной усадки и k уо = 0,85 – для затруд- ненной усадки элемента отливки по его i-му размеру. Принятые для расчета значения температуры воздуха в отделении нанесения огнеупорного покрытия на модельные бло- ки соответствуют цехам с плохо управляемой температурой воздуха в течение года. Для литейных цехов с хорошо контролируемой температурой воздуха в отделении нанесения огнеупорного покрытия на модельные блоки пределы изменения t в приняли равными 24min в =t и 26max в =t 0С соответственно. Результаты вычислений представлены в виде гистограмм на рис. 1 и 2, где белым цветом обозначена степень влияния на величину погрешности i-го размера отливки модельного состава, штриховкой (серым цветом) – КО, черным цветом – сплава отливки. Анализ гистограмм, представленных на рис. 1 и 2, показывает, что при свободной и затрудненной усадках отливки по i-му размеру основным фактором, определяющим размерную точность отливки, является модельный состав. При этом с уменьшением величины коэффициента термического линейного расширения (КТЛР) модельного со- става, используемого для изготовления модели отливки, степень его влияния на величину отклонения размеров отливки понижается. О значительном влиянии величины КТЛР модельного состава на величину отклоне- ний отливок свидетельствуют и зависимости, рассчитанные с помощью формулы (1) для рабочей полости пресс-формы на i-й размер l нф =0,3 м и представленные на рис. 3. Анализ зависимостей, представленных на рис. 3, также свидетельствует в пользу того, что абсолютная величина отклонений размеров отливок, модели и модельные блоки которых изготавливают в цехах с хорошо контролируемой температурой воздуха в модельном от- делении, значительно меньше, чем у отливок, изготавливаемых в цехах с плохо контро- лируемой температурой воздуха в модельном отделении. Проведенный теоретический анализ свидетельствует о том, что при прочих равных условиях размерная точность отливок особо ответственного назначения из жаропрочных никелевых сплавов, изготавливаемых методом литья по выплавляемым моделям, в основном, предопределяется размерной точностью моделей отливок. В а б в Рис. 2. Степень влияния параметров модельного состава, КО и сплава отливки на ее погрешность по i-му размеру при свободной (а-в) и затрудненной (г-е) усадках модели и отливки в случае использования мо- дельного состава с величиной, в град-1: а, г - kм=(250±5) ∙ 10-6; б, д - kм=(100±3) ∙ 10-6; в, е - kм=(50±2) х х 10-6 в цехах с хорошо контролируемой температурой воздуха в модельном отделении г д е 30 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2009. № 3 Новые методы и прогрессивные технологии литья свою очередь, размерная точность моделей отливок в основном за- висит от изменения температуры воздуха в модельном отделении (tв), коэффициента термического линейного расширения исполь- зуемого модельного состава (kм) и степени торможения усадки моде- ли по ее i-му размеру. Выводы • На величину отклонения раз- меров отливки от их номинальных значений большое влияние оказывают коэффициент термического линейного расши- рения модельного состава, температура воздуха в модельном отделении и отделении на- несения огнеупорного покрытия на модельный блок, степень торможения усадки модели и отливки при охлаждении. •Чем ниже величина коэффициента термического линейного расширения модельного состава и стабильнее температура воздуха в отделении нанесения огнеупорного покрытия на модельный блок, тем стабильнее размеры отливок и меньше величины отклонений их размеров от их номинальных величин. • Для повышения и стабилизации размерной точности отливок в литье по выплавляемым моделям модели отливок следует изготавливать из модельных составов с коэффициентом термического линейного расширения, равным или близким к нулю. 1. Репях С. И. Технологические основы литья по выплавляемым моделям. - Днепропетровск: Лира, 2006. - 1056 с. 2. Репях С. И., Котяхов Л. А., Педаш А. А. Формирование точности турбинных лопаток // Литье Украины. - 2004. - № 1. - С. 4-13; № 2. - С. 5-14. 3. Каблов Е. Н. Литые лопатки газотурбинных двигателей. - М.: МИСИС, 2001. - 632 с. 4. Волкомич А. А., Трухов А. П., Сорокин Ю. А. Формирование точности отливок: Учебное пособие. - М.: АО “Литаформ”, 1996. - 82 с. 5. Производство высокотемпературных литых лопаток авиационных ГТД / Под ред. С. И. Яцыка. - М.: Машиностроение, 1995. - 256 с. 6. Леушин И. О. Автоматизированное проектирование металлической литейной оснастки на ПЭВМ. - М.: Металлургия, 1994. - 94 с. 7. Рыбкин В. А., Голенков Ю. В. Расчет на ЭВМ размеров пресс-форм // Повышение качества и эффективности литья по выплавляемым моделям. - М.: МДНТП, 1989. - С. 17-22. 8. Косицын. Е. М. Повышение точности размеров выплавляемых моделей // Там же. - М.: МДНТП 1986. - С. 53-57. 9. Рыбкин В. А. Повышение точности отливок и эффективность процесса литья по выплавляемым моделям // Там же. – М.: МДНТП, 1986. – С. 58-61. 10. Марков Н. М. Исследование влияния шероховатости поверхности турбинных лопаток (к вопросу о требованиях к чистоте поверхности турбинных лопаток при их изготовлении) // Изв. вузов. Энергетика. -1960. - № 5. - С. 108-117. 11. Марков Н. М. Теоретическое обоснование выбора допустимой шероховатости поверхности турбинных лопаток при их изготовлении // Энергомашиностроение. - 1959. - № 7. - С. 18-22. 12. Репях С. И. О размерах рабочих полостей пресс-форм в литье по выплавляемым моделям // Литье Украины. - 2007. - № 12. - С. 6-8. Поступила 25.09.2008 Рис. 3. Зависимость абсолютной величины интервала отклоне- ний i-го размера отливки (∆ i от) от КТЛР модельного состава при свободной (1, 3) и затрудненной (2, 4) усадках модели и отливки в цехах с плохо (1, 2) и хорошо (3, 4) контролируемой температурой воздуха в модельном отделении в течение года

Погрешность размерной точности отливок в литье по выплавляемым моделям

Репозитарії

Схожі ресурси