Особенности образования горячих трещин в условиях непостоянства температуры заливки стальных отливок
Анализ влияния очередности заливки форм на количество горячих трещин в стальных отливках. Механизм образования горячих трещин при низких температурах. Особенности изменения температуры по высоте ковша. Моделирование процессов тепломассопереноса в ковше.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.05.2018 |
| Размер файла | 2,3 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Особенности образования горячих трещин в условиях непостоянства температуры заливки стальных отливок
С.С. Кузовов
К.В. Макаренко
Д.А. Илюшкин
Известно, что на склонность к образованию горячих трещин в стальных отливках существенно влияет температура заливки [1-3]. При этом отмечается следующая закономерность: чем выше температура заливки, тем больше вероятность образования горячих трещин. Однако в ходе исследования причин образования дефекта «горячая трещина» на производстве (рис. 1, 2) была выявлена интересная особенность. В стальных отливках наблюдались трещины, представляющие собой надрывы, с неровной окисленной поверхностью по границам кристаллов и дендритных ячеек, что указывает на высокую температуру их образования (рис. 2). Но наряду с горячими трещинами на тех же отливках наблюдались дефекты, свидетельствующие о низкой температуре заливки: недолив, неслитина и спай. При этом была выявлена определенная закономерность возникновения горячих трещин в зависимости от очередности заливки форм (рис. 3, 4): горячие трещины образуются на первоначальном и заключительном этапах разливки ковша.
Рис. 1. Горячая трещина и сопутствующие ей дефекты
Рис. 2. Разлом по горячей трещине
Рис. 3. Зависимость появления горячих трещин (ГТ) в отливках от очередности заливки литейной формы (ковш 10 т)
Рис. 4. Зависимость появления горячих трещин (ГТ) в отливках от очередности заливки литейной формы (ковш 30 т)
Факторы, снижающие трещиностойкость сплавов, подробно рассмотрены в работах [2-5]. Отрицательное воздействие этих факторов можно снизить, изменяя температуру и скорость заливки жидкой стали в полость литейной формы. Температурный критический интервал образования горячих трещин составляет 1450-1250 0С. Относительно особенностей изменения температуры по высоте ковша существуют противоречивые сведения. В монографии [6] отмечается, что температура первых порций выпускаемого металла наиболее высокая, в процессе разливки она уменьшается. Однако в работах [7; 8], напротив, отмечен тот факт, что в начале и конце заливки температура ниже, чем в середине.
Для объяснения данного факта было проведено компьютерное моделирование процессов тепломассопереноса в ковше емкостью 10 т при выдержке (в процессе транспортировки ковша) и разливке металла (рис. 5, 6). Для моделирования использовали систему NX (компании «Siemens PLM Software»).
Рис. 5. Распределение температур жидкого металла по высоте ковша:1 - слой шлака; 2 - жидкий металл; 3 - футеровка ковша
Рис. 6. Распределение скоростей конвекционных потоков по высоте ковша: 1 - слой шлака; 2 - жидкий металл; 3 - футеровка ковша
Моделирование подтвердило, что неравномерность распределения температур по высоте ковша (рис. 5) связана с тем, что донные слои жидкого металла интенсивно отдают тепло футеровке дна, а верхние остывают по ходу заливки. Кроме того, в результате перераспределения горячего и охлажденного расплава в ковше за счет конвекции жидкости (рис. 6) объемы расплава, имеющие более низкую температуру, опускаются в нижнюю, донную часть ковша, что на начальном этапе заливки дает температуру не выше средней за период разливки. По мере выпуска расплава через стопорное отверстие, расположенное в днище ковша, расплав в верхней части будет охлаждаться за счет излучения и теплопередачи к шлаковой фазе. Таким образом, первые и последние формы заливаются более холодным металлом с пониженной жидкотекучестью. Механизм «залечивания» горячих трещин и заполнения пустот между растущими дендритами реализуется при условии, что относительное количество жидкой фазы к концу кристаллизации будет не менее 15% [1; 9]. Холодный металл не может удовлетворить этому условию. Процесс роста разветвленных дендритов при относительно малом количестве остаточной жидкой фазы сопровождается образованием усадочных рыхлот, пористости и микротрещин. Вследствие нарушения сплошности структуры значительно снижаются механические свойства сплава, вероятность образования горячих трещин увеличивается. Таким образом, причина горячих трещин - неблагоприятные условия заполнения и питания отливки ввиду относительно низкой температуры заливки. Поэтому при выборе температуры заливки необходимо учитывать не только геометрические характеристики отливки, место подвода металла, скорость заполнения формы, но и существование максимума трещиностойкости (рис. 7).
Рис. 7. Влияние температуры заливки на трещиностойкость стали 20ГЛ (нагрузка, при которой образовались горячие трещины)
Оптимальная температура заливки должна назначаться из условий обеспечения высокой жидкотекучести металла и минимальной вероятности возникновения литейных дефектов, в частности горячих трещин. В реальных условиях производства стального литья регулирование температурно-скоростных режимов заливки и охлаждения позволяет устранить горячие трещины в отливках.
Список литературы
горячий трещина тепломассоперенос
1. Корольков, А.М. Литейные свойства металлов и сплавов/А.М. Корольков. - М.: Наука, 1967. - 199 с.
2. Баландин, Г.Ф. Основы теории формирования отливки. В 2 ч. Ч. 2. Формирование макроскопического строения отливки/Г.Ф. Баландин. - М.: Машиностроение, 1979. - 335 с.
3. Нехендзи, Ю.А. Стальное литье/Ю.А. Нехендзи. - М.: Металлургиздат, 1948. - 766 с.
4. Макаренко, К.В. Механические аспекты образования в отливках горячих трещин/К.В. Макаренко, С.С. Кузовов, О.А. Лесюнина//Литейное производство. - 2013. - № 2. - С. 5-8.
5. Макаренко, К.В. Влияние дефектов группы «несплошностей» на механизм образования горячих трещин в стальных отливках/К. В. Макаренко, С.С. Кузовов//Материалы II Международной заочной конференции. - Орск: Изд-во ОГТИ ОГУ, 2013. - С. 141-144.
6. Ефимов, В.А. Технологии современной металлургии/В.А. Ефимов, А.С. Эльдарханов.- М.: Новые технологии, 2004.- 784 с.
7. Металлургические мини-заводы: монография/А.Н. Смирнов, В.М. Сафонов, Л.В. Дорохова, А.Ю. Цупрун. - Донецк: Норд-Пресс, 2005. - 469 с.
8. Ладыженский, Б.Н. Выплавка стали для фасонного литья/Б.Н. Ладыженский, В.П. Тунков. - М.: Машгиз, 1954. - 384 с.
9. Лапотышкин, Н.М. Трещины в стальных слитках/Н.М. Лапотышкин, A.B. Лейтес.- М.: Металлургия, 1969.-112 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Горячие трещины, их происхождение и меры предупреждения. Исследование деформации и внутренних напряжений, зарубежных ученых в области трещиноустойчивости отливок. Образование протяженных трещин, причины данного процесса. Влияние концентрации напряжений.
реферат [36,8 K], добавлен 16.10.2013Анализ технологичности изготовленной сварной конструкции. Определение вероятности образования горячих и холодных трещин. Процесс сборки сварных соединений. Мероприятия по уменьшению сварочных деформаций и напряжений. Автоматическая сварка угловых швов.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 10.09.2014Причины и механизмы возникновения горячих трещин. Виды высокотемпературных межкристаллических разрушений. Возникновение силовых напряжений и дополнительных сварочных деформаций. Изменение прочности и пластичности металла при кристаллизации и охлаждении.
реферат [309,6 K], добавлен 22.04.2015Основные трудности сварки титановых сплавов. Выбор и обоснование разделки кромок. Специальные технические мероприятия для удаления горячих трещин и пористости в швах. Сущность электронно-лучевой сварки. Особенности автоматической сварки в защитных газах.
курсовая работа [717,1 K], добавлен 02.12.2013Анализ процессов происходящих при формировании отливок. Кинетика плавления и испарения пенополистирола. Технология изготовления отливок. Расчёт основных технологических параметров. Конструирование литниковых систем. Оптимальная скорость заливки.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 12.01.2014История возникновения и общая характеристика сервировки. Оформление и декорирование сложных горячих блюд. Требования к качеству, кухонные инструменты. Современное искусство дизайна блюд. Оформление супов. Декор в технике карвинг. Варианты подачи блюд.
курсовая работа [4,7 M], добавлен 21.02.2021Температурные интервалы, виды термической обработки и обработки давлением, температуры плавления и заливки сплава в литейные формы. Критическая температура изменения строения в свойствах металла. Производство чугуна, материалы плавки в доменной печи.
реферат [3,4 M], добавлен 04.11.2010Подготовка металла, наложение сварных швов, режимы сварки. Мероприятия по уменьшению деформации. Контроль сварного изделия. Регулирование сварочного тока. Уменьшение внутренних напряжений и предупреждение образования трещин. Осмотр готовых изделий.
реферат [523,6 K], добавлен 27.05.2014Характеристики заготовки после литья. Сравнительный анализ методик ультразвукового контроля отливок. Расчёт наклонного преобразователя. Выбор типа УЗ-волн и направление их распространения в изделии. Способ регистрации дефектов поковки в виде пор и трещин.
курсовая работа [3,8 M], добавлен 30.10.2014- Воздействие теплофизических и металлургических процессов на формирование свойств сварного соединения
Конструктивные особенности узла и условия выполнения сварки. Химический состав материалов. Расчетная схема нагрева изделия. Оценка склонности металла шва к образованию трещин. Расчет термического цикла для пластин. Построение температурного поля.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 17.12.2015 Анализ технологичности изделия. Выбор ее положения в форме, расчет литниковой системы, припусков на механическую обработку и усадку. Выбор оптимальной формы и размеры опок. Разработка технологии сборки и заливки форм, охлаждения, выбивки отливок.
курсовая работа [602,6 K], добавлен 06.04.2015Использование литья в промышленности. Преимущества технологии центробежного литья. Точность и шероховатость поверхности отливок. Схемы центробежного литья. Оборудование и инструменты. Процесс заливки фасонных деталей в металлические формы на машинах.
реферат [1,1 M], добавлен 21.05.2012Химический состав стали 35 ХГСЛ. Выбор плавильного агрегата. Отбор и обработка пробы. Подбор состава шихты. Окончательное раскисление стали. Емкость заливочного ковша. Температура заливки форм. Плавление, восстановительный период, выпуск плавки.
реферат [30,7 K], добавлен 14.12.2012Процесс плавки в тигельной печи с выемным тиглем. Расчет шихтовых материалов для плавки сплава МА3Ц: модифицирование, рафинирование. Определение необходимой емкости ковша, техника подготовительных работ перед заливкой. Механизм реализации заливки.
практическая работа [19,0 K], добавлен 14.12.2012Проблема моделирования сложных производственных процессов в условиях недостаточности и неточности информации. Разработка виртуального анализатора состава продуктов промышленной колонны. Модель прогнозирования температуры металла в сталеразливочном ковше.
реферат [1,7 M], добавлен 15.02.2016Выбор способа литья и его обоснование. Определение поверхности разъема песчано-глинистой формы, припусков на механическую обработку, размера опок. Расчет литниковой системы. Разработка технологии сборки, плавки и заливки форм. Контроль качества отливок.
курсовая работа [124,7 K], добавлен 12.10.2014Изучение технологических процессов производства стальных бесшовных труб для нефтегазовой отрасли. Характеристика лаборатории ферросплавного производства. Правила техники безопасности на химических объектах. Методика химического анализа углистой породы.
отчет по практике [60,4 K], добавлен 07.04.2017Область применения песчаных форм для получения стальных и чугунных отливок различной конфигурации и размеров в литейном цехе. Способы ручной формовки в опоках по моделям, подготовка формы к заливке. Классификация стержней и способы их изготовления.
отчет по практике [279,3 K], добавлен 03.11.2011Методика выявления ликвации серы в стали (метод Баумана). Кристаллизация и структурные изменения в твердом состоянии при охлаждении белого чугуна. Причины появления холодных трещин сварных соединений. Требования, предъявляемые к формовочным материалам.
контрольная работа [77,9 K], добавлен 18.03.2012Автоматическая металлургическая линия конвейера горизонтального пластинчатого с цепным тяговым элементом для заливки литейных форм расплавленным металлом с целью получения отливок. Расчет тихоходного вала конвейера, асинхронного двигателя и их схемы.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 23.09.2008
