Математическая модель процесса уплотнения при литье в песчано-глинистых формы
Характеристика математической модели процесса динамического прессования формовочных песчано-глинистых смесей. Графики изменения напряжений слоёв формовочной смеси, расположенных вблизи модельной плиты, в зависимости от длительности процесса прессования.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.11.2018 |
| Размер файла | 179,9 K |
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/
УДК 621.744.002
Математическая модель процесса уплотнения при литье в песчано-глинистых формы
А.И. Вальтер, д-р техн. наук, проф., (4872) 33-17-85
valter.alex@rambler.ru (Россия, Тула, ТулГУ)
Д.И. Кулаков, студент, (4872) 33-17-85
valter.alex@rambler.ru (Россия, Тула, ТулГУ)
Аннотация
глинистый песчаный формовочный прессование
Предложена математическая модель процесса динамического прессования формовочных песчано-глинистых смесей. Предполагается, что формовочная смесь может быть представлена, как модель упруго-вязкого тела. Получены графики изменения напряжений слоёв формовочной смеси, расположенных вблизи модельной плиты, в зависимости от продолжительности процесса динамического прессования.
Ключевые слова: динамическое уплотнение, формовочная машина, напряжение, прочность, деформация и напряжения формовочной смеси
Проектирование формовочных машин, позволяющих получать стабильные литейные формы, полученные динамическим уплотнением смесей, требует разработки математических моделей процесса уплотнения формовочной смеси, а также исследования этих моделей.
Сложность явлений, происходящих во время уплотнения, стала причиной того, что к настоящему времени не разработано математической модели вполне описывающей процесс динамического уплотнения формовочных смесей, которая могла бы использоваться в практических применениях.
Кафедрой «Сварки, литья и ТКМ» Тульского госуниверситета уже несколько лет ведутся работы по исследованию процесса динамического уплотнения формовочных смесей [1,2]. В результате этой работы была разработана математическая модель процесса динамического прессования формовочных смесей.
Песчаная формовочная смесь может быть представлена, как модель упруго-вязкого тела, деформация которого описывается уравнением
, (1)
где - давление, действующее на формовочную смесь; m - масса смеси; - высота столба смеси; и - коэффициенты демпфирования и упругости соответственно в функции плотности смеси; - плотность формовочной смеси.
Деформация формовочной смеси происходит без бокового давления, поэтому наступает пластическое течение (уплотнение). Этот процесс можно описать зависимостью
, (2)
где: Е=() - модуль упругости в функции плотности смеси, - начальное давление сжатого воздуха в прессующей головке, - поправочный коэффициент (1,05 - 1,4) [1].
На основании анализа принятой реологической модели можно предположить, что напряжения в формовочной смеси, уплотняемой динамическим способом в неустановившемся состоянии, равен сумме напряжений, которые испытывают упругий и вязкий элементы. Напряжение в установившемся состоянии определяется, как сумма напряжений, вызываемая силой прессования, и напряжения от уплотнения формовочной смеси. После прекращения давления на формовочную смесь, эти напряжения равны значению напряжения, вызванного уплотнением формовочной смеси.
Проведение моделирования процесса динамического уплотнения требует совместного рассмотрения математических моделей прессующей головки и процесса прессования смеси. Схема процесса динамического прессования формовочной смеси с применением головки, прессующей динамическим способом, приведена на рис. 1.
Учитывая динамику прессующей головки и реологическую модель формовочной смеси, процесс динамического прессования формовочной смеси можно описать следующей системой дифференциальных уравнений
(3)
где: и - абсолютные давления соответственно в рабочей (активной) и обратной (пассивной) камере цилиндра; и - сечения поршня по рабочей (активной) стороне и обратной (пассивной); g - ускорение силы тяжести; т1 - масса подвижных элементов прессующей головки; m2 - масса формовочной смеси; х1 - координата положения поршня; x2 - координата положения верхнего слоя формовочной смеси; - путь разгона прессующей плиты; s - ход сервомотора; k - показатель адиабаты; G2 - интенсивность истечения воздуха из выпускной камеры; R - газовая постоянная воздуха; T2 - температура воздуха, содержащегося в выпускной камере.
Рис.1. Схема процесса динамического прессования
Для упрощения вычислений, примем следующие допущения [3]
В приведенной выше системе уравнений (3) первое описывает движение прессовой плиты и процесс деформации формовочной смеси, а второе является моделью газового преобразования в обратной камере прессующей головки.
Для использования математической модели прессования формовочной смеси необходимо знать параметры, характеризующие ее реологические свойства, то есть nC=f() и nT=f(). Коэффициенты, определяющие вязкие и упругие свойства формовочной смеси, можно определить на основе экспериментальных данных [2]:
; (4)
где: c = f() - скорость распространения ультразвуковой волны в формовочной смеси в функции плотности; Sр - площадь прессующей плиты, - плотность формовочной смеси, - коэффициент Пуассона.
Исследования математической модели процесса динамического прессования формовочной смеси с 5% бентонита и влажностью W=2,5% проведено с использованием методов статистической обработки данных. Адекватность разработанной математической модели проверялась путём сравнения расчётных и экспериментальных данных. Расхождение результатов укладывалось в рамки погрешности, с принятой степенью достоверности.
Результаты расчётных и экспериментальных исследований представлены на рис.2. Данные графики показывают изменения напряжений слоёв формовочной смеси, расположенных вблизи модельной плиты, в зависимости от продолжительности процесса динамического прессования.
Рис.2. Зависимости с = f(t) для формовочной смеси при различных значений давления: а - ро = 0,4МПа, б - ро = 0,5МПа, в - ро = 0,6Мпа (1 - экспериментальные данные, 2 - расчетные)
Приведенные зависимости получены для различных начальных давлений, действующих на формовочную смесь.
На основании результатов симулированных и экспериментальных исследований процесса динамического прессования можно утверждать, что разработанная математическая модель удовлетворительно описывает процесс динамического прессования формовочных смесей.
Предложенную математическую модель, можно использовать для проектирования и оптимизации технических параметров прессовых формовочных машин и разработки технологического процесса динамического прессования формовочных смесей.
Список литературы
1.Вальтер А.И., Ларин А.В., Макаров М.А. Структурное моделирование производственного процесса литья в песчаные формы // Известия ТулГУ, серия Металлургия, Экология, Физика, вып. 2, Тула, 2002, С. 216-219.
2. Вальтер А.И., Ларин А.В., Макаров М.А. Экспериментальные исследования свойств песчано-глинистых смесей // Научные основы решения проблем сельхоз. машиностроения, Тула, ТулГУ, 2003, С. 149-155.
3.Ершов М.Ю. Микроскопические исследования сырых песчаных формовочных смесей // Литейное производство, М.: Машиностроение, № 7, С. 32-35.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Технологические понятия в литейном производстве. Дефекты отливок, их получение в песчано-глинистых формах. Структура литниковой системы. Литье в оболочковые формы, в кокиль, по выплавляемым моделям. Основы центробежного литья. Литейные свойства сплавов.
контрольная работа [813,7 K], добавлен 20.08.2015Знакомство с особенностями расчета технико-экономических показателей экономической эффективности проектируемого производства. Рассмотрение процесса изготовления песчано-глинистых литейных форм. Общая характеристика этапов производства детали "Корпус".
курсовая работа [828,8 K], добавлен 08.06.2015Характеристика переменных факторов и уровней их варьирования: давление прессования, продолжительность прессования и температура плит пресса. Проверка на наличие грубых измерений, промахов и однородности дисперсий. Построение математической модели.
курсовая работа [50,1 K], добавлен 22.02.2012Способы изготовления заготовки (виды литья), которая может использоваться как опора или корпус, выбор наиболее эффективного из них (литье в песчано-глинистые формы). Разработка технологического процесса изготовления заготовки и детали, полученной из нее.
контрольная работа [2,4 M], добавлен 24.12.2011Установление закономерности уплотнения и деформации пористой порошковой заготовки при ее горячей штамповке в жесткой матрице. Обобщение способов горячего квазиизостатического прессования порошковых материалов. Процесс прессования порошковых заготовок.
лабораторная работа [143,7 K], добавлен 19.06.2012Вид связующих и отвердителя, время прессования, порода древесины и геометрические размеры частиц. Факторы, обусловливающие свойства плиты, уровень влажности в ковре и распределение влаги. Удельное давление и распределение плотности по толщине плиты.
курсовая работа [185,6 K], добавлен 18.11.2010Классификация бетонов. Компоненты для приготовления бетонной смеси. Контроль качества. Физико-механические основы формования и уплотнения. Статическое прессование. Влияние состава смеси и продолжительности прессования на плотность и прочность материала.
курсовая работа [158,5 K], добавлен 09.04.2012Понятие принципа сверхпроводимости и основы работы сверхпроводников. Изготовление диффузионных барьеров из ниобия. Сборка составной многоволоконной заготовки. Технологические процессы прессования труб. Моделирование процесса прессования медного чехла.
дипломная работа [3,0 M], добавлен 10.07.2013Разработка технологического процесса изготовления прессованного профиля ПК-346 из сплава АД1. Расчет оптимальных параметров прессования и оборудования, необходимого для изготовления заданного профиля. Описание физико-механических свойств сплава АД1.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 17.05.2012Совершенствование технологического процесса изготовления матрицы для среднесерийного производства. Изучение способа получения заготовки методом литья в песчано-глинистые формы по результатам экономического анализа. Проект участка обработки детали.
дипломная работа [4,1 M], добавлен 16.10.2010Разработка модели процесса настилания тканей, определение продолжительности данного процесса и его специфические признаки. Разработка мероприятий, приводящих к снижению длительности процесса настилания, экономическая эффективность данных мероприятий.
курсовая работа [44,9 K], добавлен 08.08.2010Определение технологических параметров прессования для производства труб из углеродистых и легированных сталей, а также размеров необходимого технологического оборудования. Методика расчета таблиц прессования с использованием размеров готовой трубы.
контрольная работа [137,4 K], добавлен 27.12.2013Разновидности формовочных смесей, технологические свойства и влияние на качество литья. Требования к формовочным смесям, их основные характеристики. Этапы полного технологического процесса приготовления формовочных смесей, методы повышения прочности.
реферат [66,4 K], добавлен 26.02.2010Разработка технологического процесса прессования и механической обработки изделия "Кольцо" в условиях мелкосерийного производства. Выбор измерительного инструмента и контрольных приспособлений. Расчет межоперационных припусков, режимов токарной обработки.
курсовая работа [289,0 K], добавлен 04.11.2014Характеристика материала детали. Характеристика песчано-глинистой смеси для отливки зубчатого колеса. Изготовление нижней и верхней полуфом. Припуски на механическую обработку и технологически припуски отливки. Эскиз детали и технологичность конструкции.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 02.03.2010Технология переработки полимерных материалов термоформованием и экструзией, математическая модель процесса в прямоугольных и цилиндрических координатах. Численный метод решения уравнения модели, разработка моделирующего алгоритма и составление программы.
курсовая работа [974,9 K], добавлен 07.08.2011Технология изготовления заготовок методом литья. Выбор рационального способа изготовления отливки проектируемой детали. Литейные свойства сплавов и их влияние на конструктивные размеры и форму отливок. Описание разработки модели уличного фонаря.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 01.06.2012Производственная программа цеха. Проектирование плавильного отделения. Определение потребности в жидком металле. Выбор вместимости и объема ковша. Расчет расхода формовочных смесей и стабилизация их свойств. Выбор технологического процесса формовки.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 12.12.2013Выбор и обоснование принятого способа изготовления отливок и материального модельного комплекта. Разработка чертежа стержневого ящика и литниковой системы. Технология приготовления формовочной и стержневой смесей. Правила выбивки, обрубки и очистки литья.
курсовая работа [128,9 K], добавлен 29.07.2010Этапы расчета литейных радиусов закруглений, особенности выбора линии разъёма отливки. Способы определения размеров нормальных трапецеидальных питателей. Рассмотрение особенностей технологического процесса получения отливки литьем в песчаные формы.
контрольная работа [117,4 K], добавлен 06.05.2013
