Розмір шрифту:
МОДЕЛЮВАННЯ ЛИВАРНОЇ УСАДКИ КОНСТРУКЦІЙНИХ СТАЛЕЙ
Остання редакція: 2021-05-19
Тези доповіді
Якість виливків визначається не тільки фізико-механічними, а й ливарними властивостями, високий рівень яких може бути досягнутий тільки в разі забезпечення послідовного ефективного позитивного впливу хімічних елементів і технологічних параметрів на процес формування структури виливків при їх кристалізації.
Вивченню зазначеної проблеми присвячено безліч робіт. Однак до цього часу не розроблені методи ефективної оптимізації процесу ливарної усадки сталей.
Враховуючи, що ливарна усадка сталей є однією з основних характеристик, які визначають якість виливків, дослідження проводили з вивчення закономірності ливарної усадки в сталевих виливках.
Закономірності розвитку ливарної усадки досліджували на сталях, що містять від 0,06 до 0,35% масової частки вуглецю; 0,03-2,69% кремнію; 0,1-2,54% марганцю; 0,1-3,06% хрому; 0,012-0,030% азоту; 0,001-0,028% кисню; 0,015-0,037% сірки; 0,004-0,025% фосфору, до 0,26% ванадію. Параметри вільної ливарної усадки конструкційних сталей, після заливання від 1550 оС, визначали шляхом реєстрації одностороннього лінійного переміщення виливка довжиною 250 мм, діаметром 20 мм.
Аналіз результатів експериментів показав, що вплив легувальних елементів на процес ливарної усадки стали пов’язано, в основному, зі зміною ними прихованої теплоти кристалізації (qкр), величини перегріву над температурою ліквідусу (tл) і дисперсності дендритної структури (lст, lд).
Встановлено, що кількісна закономірність впливу вихідних факторів на температуру початку ливарної усадки (tнлу, °C) має такий вигляд:
, (1)
Величина максимального предусадкового розширення (прр,%) визначається наступною залежністю:
, (2)
Температура початку ливарної усадки після предусадкового розширення (tну) з імовірністю 99% і похибкою 0,15% пов’язана з температурою початку ливарної усадки (tнлу) і величиною максимального передусадкового розширення (прр) наступною формулою:
, (3)
Кількісна закономірність коефіцієнту ливарної усадки має такий вигляд:
, (4)
Закономірності зміни повної ливарної вільної усадки досліджених сталей з імовірністю 95% описується наступною формулою:
, (5)
Аналіз впливу легувальних елементів на зміну ливарної усадки сталі 20ХГСЛ показує, що з ростом вмісту в сталі марганцю і хрому ливарна усадка збільшується, а в разі вуглецю, кремнію, азоту та спільного легування азотом і ванадієм – зменшується. За питомою ефективністю впливу елементи можна розташувати в наступній послідовності: Cr, V, Si, Mn, C, V+N, N
Вивченню зазначеної проблеми присвячено безліч робіт. Однак до цього часу не розроблені методи ефективної оптимізації процесу ливарної усадки сталей.
Враховуючи, що ливарна усадка сталей є однією з основних характеристик, які визначають якість виливків, дослідження проводили з вивчення закономірності ливарної усадки в сталевих виливках.
Закономірності розвитку ливарної усадки досліджували на сталях, що містять від 0,06 до 0,35% масової частки вуглецю; 0,03-2,69% кремнію; 0,1-2,54% марганцю; 0,1-3,06% хрому; 0,012-0,030% азоту; 0,001-0,028% кисню; 0,015-0,037% сірки; 0,004-0,025% фосфору, до 0,26% ванадію. Параметри вільної ливарної усадки конструкційних сталей, після заливання від 1550 оС, визначали шляхом реєстрації одностороннього лінійного переміщення виливка довжиною 250 мм, діаметром 20 мм.
Аналіз результатів експериментів показав, що вплив легувальних елементів на процес ливарної усадки стали пов’язано, в основному, зі зміною ними прихованої теплоти кристалізації (qкр), величини перегріву над температурою ліквідусу (tл) і дисперсності дендритної структури (lст, lд).
Встановлено, що кількісна закономірність впливу вихідних факторів на температуру початку ливарної усадки (tнлу, °C) має такий вигляд:
, (1)
Величина максимального предусадкового розширення (прр,%) визначається наступною залежністю:
, (2)
Температура початку ливарної усадки після предусадкового розширення (tну) з імовірністю 99% і похибкою 0,15% пов’язана з температурою початку ливарної усадки (tнлу) і величиною максимального передусадкового розширення (прр) наступною формулою:
, (3)
Кількісна закономірність коефіцієнту ливарної усадки має такий вигляд:
, (4)
Закономірності зміни повної ливарної вільної усадки досліджених сталей з імовірністю 95% описується наступною формулою:
, (5)
Аналіз впливу легувальних елементів на зміну ливарної усадки сталі 20ХГСЛ показує, що з ростом вмісту в сталі марганцю і хрому ливарна усадка збільшується, а в разі вуглецю, кремнію, азоту та спільного легування азотом і ванадієм – зменшується. За питомою ефективністю впливу елементи можна розташувати в наступній послідовності: Cr, V, Si, Mn, C, V+N, N
Full Text:
PDF