Наукові конференції України, Нові матеріали і технології в машинобудуванні-2019

Розмір шрифту: 
ДО ПИТАННЯ ЛІНІЙНОЇ ДЕФОРМІВНОСТІ СИПКОЇ ФОРМИ В УМОВАХ ЛИТТЯ ЗА МОДЕЛЯМИ, ЩО ГАЗИФІКУЮТЬСЯ
О. А. Яковишин

Остання редакція: 2019-07-23

Тези доповіді


Однією з основних особливостей виробництва виливків способом лиття за моделями, що газифікуються (ЛГМ) є можливість формування полімерної моделі в сипкому незв'язному наповнювачі. Порівняно з традиційними тверднучими формувальними сумішами сипкий наповнювач має поліпшені технологічні властивості. Вимогою, що висувається до ливарної форми на етапі заливання і кристалізації металу є забезпечення її статичного положення. Якщо недеформівність традиційних тверднучих форм зумовлена присутністю в’яжучих компонентів, які надають формі заданої міцності, то рівновага сипкої форми визначається [1]: 1) міцністю ГМ; 2) силами фільтрації потоку парогазових продуктів термодеструкції ГМ; 3) міцністю самої форми, яка значною мірою залежить від таких параметрів як величина кута внутрішнього тертя наповнювача, ступеню ущільнення наповнювача і (в разі вакуумування контейнера) різниці атмосферного і внутрішньоформового тисків. Основні положення стійкості піщаної форми базуються на теорії механіки грунтів і зокрема на умові міцності Кулона, яка встановлює залежність утворення деформації піщаної маси від напруження зсуву, що формується. Для спрощення розрахунків в класичній механіці грунтів виходять з лінійної залежності між напруженнями і деформаціями, тобто оперують законом Гука. Необхідними умовами застосування до ливарної форми рішень теорії пружності є [2]: 1) ізотропність середовища дослідження; 2) суцільність середовища; 3) обмежені зміни діючого навантаження межами двох фаз напруженого стану – пружних деформацій і ущільнення; 4) одноразова завантаженість середовища. Визначення сипкого наповнювача в якості ізотропного тіла можна вважати обгрунтованим, з огляду на багаторазові цикли його формування/вибивання, в процесі яких сипкий матеріал інтенсивно перемішується. Проведені дослідження переміщення води крізь сипкий кварцовий пісок показали, що його фільтраційні властивості не залежали від напрямку її руху, що є додатковим аргументом на користь ізотропності вказаного середовища. Модель суцільного середовища до сипкого конгломерату може бути застосована, якщо для кварцового піску фракції 0,2÷0,315 мм при точності обчислень 10% лінійний розмір контейнера для формування ГМ, згідно наших розрахунків по [3] становитиме не менше 200÷315 мм, що в межах технології ЛГМ завжди виконується. Умова існування сипкої форми в фазах пружних деформацій і ущільнення також виконується. Виходячи з [2] в цьому випадку тиск в сипкому середовищі підвищується не більше ніж до 0,3÷0,6 МПа. Досліди з вивчення напружено-деформівного стану сипкої незв'язної форми з кварцового піску за допомогою тензодатчиків, встановлених на різних рівнях контейнера висотою 0,8 м (зазначена висота для ЛГМ є доволі значною) показали, що нормальні напруження на нижньому горизонті віброущільненої форми не перевищували (при вакуумуванні контейнера) 0,095 МПа. Стосовно умови одноразового навантаження, то експерименти з багаторазовим розвантаженням і наступним загруженням більшим за модулем навантаженням ущільненої форми (шляхом зміни величини вакууму в формі від 0,09 до 0,05 МПа) показали, що дослідні точки, які характеризують залежність коефіцієнта поруватості форми від тиску розміщувались практично на одній компресійній кривій ущільнення, тобто при тискові 0,1÷0,15 МПа, який діє на верхні горизонти ущільненої вакуумованої форми умова одноразового навантаження не є лімітуючою. Таким чином, аналіз літературних джерел і проведені дослідження показали, що для розрахунків механічних напружень ущільненої сипкої форми зміцненої вакуумом при застосуванні спрощуючих припущень, що не вносять в результати значних похибок, з достатньою точністю може бути застосована теорія пружності.


Посилання


1. Шуляк В.С. Литье по газифицируемым моделям. – СПб.: НПО “Профессионал”. – 2007. – 408 с.

2. Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты. – Л.: Стройиздат. – 1988. – 416 с.

3. Клейн Г.К. Строительная механика сыпучих тел. – М.: Стройиздат. –  1977. – 256 с.


Full Text: PDF