Бураков (550672), страница 40
Текст из файла (страница 40)
62 и 63 (Н. П. Жмакин, Р. И. Есьман). Более подробные сведения об этом методе, включая алгоритмы расчетов на ЭВМ конкретных процессов литья, можно найти в работе (56). При литье стали и чугу- на главной задачей является выбор такого теплового режима, чтобы температура внутренней поверхности кокиля под анодной пленкой не превышала 600 †6 К (гл. Л). В противном случае кокиль подплавится и выйдет из строя. На рис.
62 и 63 соответствующий допустимый температурный уровень показан горизонтальной штриховой прямой. Рис. ЕО. Продвямеиие мронта солядуса в сечении отливка Качество и э44ентивность и прииененгге ЗВМ Рис. О1. Сопоставление расчетных температурных кривых с зкспернментвзьиыми точками ТК бРР Татаа ТРРР гап "г "и РР4 Рая Р .с бИ7 Рис.
22. распределение температуры в полой цилиндрической чугунной отливке толщиной 2Х, =- 1б мм, аиодированном алюминиевом кокиле (Х =- 1оо им, Х = О,2О мм), 2 кр центральном стальном стержне радиусом Х = )ОО мм и облицовке стержня (Х б = ст о = б мм) в Различные моменты вРемеин )Т)п — темпеРатУРа внУтРеиией повеРхности отливки, Т)п — темпеРатУРа наРУжиой повеРхносги отливки,Ткр — темпеРатУРа поверхности знодпой пленки со стороны отливки, Топ †температу рабочей поверхности кокиля, Ттп — температура наружной поверхности «окиля, Хг толщина газового зазора) Из рис. 82 видно, что тепловой режим литья с облицованным стальным стержнем выбран неудачно, ибо температура кокиля под анодной пленкой превышает 770 К, когда как темпера- РРР тура солидуса сплава АЛ9 составляет 840 К [21, с. 221.
В данном случае малейшее на- Р рушение технологии приведет к расплавлению кокиля. В противоположность этому тепловые условия литья с песчаным стержнем )рис. 63) удовлетворяют необходимым требованиям. Расчет теплового режима облицованного кокиля. Облицованный кокиль представляет собой многослойную систему, расчет которой весьма сложен. Поэтому при проектировании технологии целесообразно обращаться к помощи ЭВМ, которая дает возможность легко выбрать необходимые параметры рационального про- )грименеяие ЭйМ Рис. 63. Распределение температуры в иолой цилиндрической чугунной отливке (зх, = зо ммк амоднрованном алюминиевом «окнле (Х» =- ЗО мм, Хк = О,З мм) и песчаном стержне (радиус Х = ЯО мм) тх над и, пм/и о го го за Оа а Ш го за х,мм Рис.
66. Влияние различнык параметров облицованного кокил» на линейную скорость еатвердевания чугуна в различнык сечениях цилиндрической отливки цесса. Пример такого подхода приведен в виде расчетного графика на рис. 64. На нем показана зависимость линейной скорости затвердевания чугунной цилиндрической отливки диаметром 2Хз= 80 мм от радиуса х (на графике ось зпп отливки совмещена с осью скорости и) при различных толщинах стенки чугунного аза кокиля и слоя облицовки (В.
С. Серебро). В расчетах принято естественное охлаждение кокиля. Расчеты выполнялись по формуле (17). Для сравнения на рисунке приведена штриховая кривая, относящаяся к песчаной форме. Данными, приведенными на рис. 64, можно пользоваться при расчетах структуры чугуна. Они характеризуют относительную роль различных параметров технологии. Расчеты показывают, что в реальных условиях на интенсивность процесса наиболее существенное влияние оказывает толщина облицовки, Приведенные примеры традиционного применения ЭВМ весьма характерны, при этом найденные результаты представлены в такой форме, которая облегчает выбор рационального процесса на практике.
Эти примеры наглядно демонстрируют большие возможности, ]82 Качество и зфч]м)стивндсть и применение ЭЬ»(] которые заключены в использовании ЭВМ при проектировании технологии кокнльного литья. Перспективы обобщенного автоматизированного проектирования литейной технологии. Конечной целью применения ЭВМ следует считать создание систем автоматизированного проектирования оптимальной технологии изготовления отливки с наперед заданными свойствами в условиях данного конкретного завода, т.
е. при наличии определенных материалов, оборудования, людского состава и организации производства. Система автоматизированного проектировании должна «уметь прочитать» чертеж отливки, перевести его на формализованный язык, проанализировать результат, выполнить все операции проектирования и выдать готовые технологические карты, чертежи оснастки н т.
д. или вклю. читься в пульт управления автоматической литейной установкой. Для создания систем автоматизированного проектирования требуется прежде всего решить три основнь»е проблемы. Гтавная из них заключается в необходимости выработать предельно универсальные критерии оценки различных вариантов технологии. Втораи проблема касается определения всех существенных для данного технологического процесса параметров н закономерных связей между ними (совокупность существенных для данного явления характеристик и функциональных связей между ними принято именовать законом, которому подчиняется данное явление).
И, наконец, третья проблема связана с решением ряда специфических задач, прямо вытекающих из природы вычислительных устройств. Термодинамическая теория качества и эффективности успешно решает первую из указанных проблем. В настоящее время многие из задач, связанных со спецификой ЭВМ, тоже в какой-то мере успешно разрешаются, а некоторые из них даже полностью решены.
Например, сейчас машина вполне удачно справляется с проектированием технологии механической обработки: она «читает» чертеж изделия и т. д, н выданг чертежи необходимой оснастки (Г. К. Горанский,Минск). Что касается второй проблемы, то нам уже известно достаточно конкретных законов, характерных для литья в кокиль. Это позволяет ожидать осуществления в недалеком будущем практически приемлемых систем автоматизированного проектирования. Вместе с тем глубокий анализ показывает, что вторая проблема, а следовательно, и задача автоматизированного проектирования в целом, может иметь также еще и другое — не традиционное конкретное, а обобщенное решение. При этом данный технологический процесс заменяется совокупностью неких универсальных, обобщенных, условных явлений, которым отвечают соответствующие обобщенные законы.
Благодаря универсальности число потребных критериев и связей между ними сокращается, а общее количество фактически читываемых конкретных характеристик технологии существенно возрастает. о резко уменьшает число вариантов технологии, упрощает автоматизированное проектирование и расширяет возможности метода. Уже отмечалось (см.
параграф 2), что термодинамика допускает подмену сложного реального явления неким условным элементарным, если экстенсор и интенснал последнего выбраны по определенным правилам. Тогда условное явление можно рассчитывать с помощью уравнений термодинамики (23, с. 49, 231], (2б, с.
99, 123]. Хороший пример тому — предельно универсальное условное явление качества. Технологию литья в кокиль в первом приближении можно отобразить совокупностью следующих условных элементарных явлений: информационным (качества), агрегатным, гидродинамическим, метрическим, химическим, механическим и поверхностным [32, с.
21]. Условное элементарное агрегатное явление охватывает комплекс вопросов, связанных с выплавкой металла для отливки, Это может быть либо простое изменение агрегатного состояния в плавильной печи, либо более сложный процесс получения расплава в вагранке. Условное гидродинамическое явление характеризуеттранспортировку жидкого металла Применение ЭВМ 183 и заполнение нм формы. Метрическое явление ответственно за формирование размеров, конфигурации, усадочных дефектов — раковин, пористости — и т. д., в его основе лежит процесс затвердевания металла, Химическое явление описывает процесс кристаллизации, при этом образуется необходимая структура. Механическое явление характеризует процесс формирования всевозможных механических свойств: твердости, прочности, пластичности, упругости и т. п.
Наконец, условное поверхностное явление определяет свойства поверхности отливки: чистоту, сплошность, наличие пригара н т. д. В качестве условного экстснсора во всех перечисленных явлениях может быть выбрана масса нли объем. К этим условным явлениям должны быть добавлены также истинно элементарные явления: термическое, диффузионное, электрическое и т. д.
Метод подмены уже оправдал себя во многих весьма сложных ситуациях. Примером является решение проблемы качества и эффективности. Другой пример связан с успешным выбором на ЭВМ составов красителей для тканей ]23, с. 364]. Расчет основан на использовании условной элементарной зрительной формы явления, при этом отпадает надобность углубляться в тонкости зрительных восприятий. Интересно описанным методом была решена и задача определения на ЭВМ прироста биомассы лесных насаждений. При этом в качестве условных обобщенных экстенсоров были выбраны энергия, биомасса, а также массы воздуха, воды, почвы и грунта. Этих зкстенсорав оказалось вполне достаточно, чтобы учесть влияние на прирост биомассы огромного числа реальных факторов. Приведенные примеры свидетельствуют о большой перспективности метода обобщенного проектирования с помощью ЭВМ.
Как видим, термодинамический подход, изложенный в настоящей главе, обладает многими важными преимуществами, которые являются закономерным следствием принятия новой парадигмы теории ]32, с 7], ]85], Раздел второй ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ТЕХНОЛОГИИ ЛИТЬЯ В КОКИЛЬ Глава УГП ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ ОТЛИВОК И КОКИЛВЙ К ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ ОТЛИВОК Общие требования к отливкам, получаемым в кокилях, такие же, как и при других способах литья (1311. Существо этих требований сводится к тому, чтобы отливки имели: наиболее простое внешнее очертание — без резких углов, поворотов, высоких ребер, выступов и глубоких отверстий (карманов); уклоны, обеспечивающие легкое извлечение отливки из формы или металлического стержня из отливки; стенки оптимальной толщины, удовлетворяющие условиям заливки и питания; такое сочетание конструктивных элементов, при котором соблюдается принцип направленности затвердевания и уменьшается торможение усадки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
