539.5, 621.74 Моделирование стойкости литейных оболочечных форм, находящихся под действием внешней силовой и тепловой нагрузки
Одиноков В. И. (ФГБОУ ВО «КнАГУ»), Евстигнеев А. И. (ФГБОУ ВО «КнАГУ»), Дмитриев Э. А. (ФГБОУ ВО «КнАГУ»), Колошенко Ю. Б. (ФГБОУ ВО «КнАГУ»), Евстигнеева А. А. (ФГБОУ ВО «КнАГУ»), Петров В. В. (ФГБОУ ВО «КнАГУ»)
ОБОЛОЧЕЧНАЯ ЛИТЕЙНАЯ ФОРМА, НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ, ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, НАПРЯЖЕНИЕ, ПЕРЕМЕЩЕНИЕ, СФЕРИЧЕСКАЯ ОТЛИВКА
doi: 10.18698/2309-3684-2024-4-3151
Разработана численная схема и алгоритм расчета напряженно-деформированного состояния (НДС) оболочечной литейной формы, имеющей внутреннюю полость, и находящейся под действием внешней силовой и тепловой нагрузок. В основу расчета положены уравнения линейной теории упругости, теплопроводности и апробированный численный метод. Рассматривается литейная оболочечная форма (конструкция), ограниченная ортогональными семействами поверхностей. В качестве примера приводится частная задача по получению литой заготовки сферической формы в металлической оболочковой форме при отсутствии и наличии температурных выточек на поверхности соприкосновения формы с жидким металлом (сталью). Результаты вычислений приведены в виде эпюр полей нормальных напряжений, перемещений и температур по сечениям сферической формы. Дана оценка эффективности применения нанесенных выточек на внутреннюю поверхность формы.
[1] Одиноков В.И., Каплунов Б.Г., Песков А.В, Баков А.В. Математическое моделирование сложных технологических процессов. Москва, Наука, 2008, 178 с.
[2] Севастьянов Г.М. Моделирование напряженно-деформируемого состояния при заливке и затвердевании металла в керамической оболочковой форме. Автореферат дисс. канд. физ.-мат. наук. Владивосток, 2011, 16 с.
[3] Скляр С.Ю. Математическое моделирование тепловых и деформационных процессов на литейно-ковочном модуле вертикального типа. Автореферат дисс. канд. техн. наук. Комсомольск-на-Амуре, 2011, 16 с.
[4] Сапченко И.Г. Теория и практика формирования пористых стуктур в литье по выплавляемым моделям. Автореферат дисс. докт. техн. наук. Комсомольск-на-Амуре, 2011, 32 с.
[5] Горнаков А.И. Моделирование процесса движения жидкого металла в кристаллизаторе установки непрерывного литья стали. Автореферат дисс. канд. техн. наук. Комсомольск-на-Амуре, 2013, 24 с.
[6] Черномас В.В. Разработка конструкции и исследование процесса получения непрерывнолитых деформированных заготовок на литейно-ковочном модуле. Автореферат дисс. докт. техн. наук. Владивосток, 2007, 24 с.
[7] Одиноков В.И., Евстигнеев А.И., Дмитриев Э.А., Карпенко В.А. Математическое моделирование процесса перемешивания жидкого металла в кристаллизаторе установки непрерывной разливки стали // Математическое моделирование и численные методы, 2023, № 3, с. 18-41.
[8] Иванкова Е.П. Моделирование стойкости оболочковой формы по выплавляемым моделям к трещинообразованию при охлаждении в ней отливки. Автореферат дисс. канд. техн. наук. Комсомольск-на-Амуре, 2022, 24 с.
[9] Zhang Q., Cao M., Zhang D., Zhang S., Sun J. Research on integrated casting and forging process of aluminum automobile wheel. Advances in Mechanical Engineering, 2014, vol. 6, 870182. DOI:10.1155/2014/870182.
[10] Zhenglong L., Qi Z. Simulation and experiment research on squeeze casting combined with forging of automobile control arm. Proceedings of the ASME 2018 International Mechanical Engineering Congress and Exposition, 2018, vol. 2, art. no. 144113. DOI:10.1115/IMECE2018-86006
[11] Chang F.-C., Hwang W.-S., Lee C.-H., Wu C.-F., Yang, J.-B. Forging condition for removing porosities in the hybrid casting and forging process of 7075 aluminum alloy casting. Materials Transactions, 2004, vol. 45(6), pp. 1886-1890. DOI: 10.2320/matertrans.45.1886
[12] Dedov S., Lehmann G., Kawalla R. Application of combined casting-forging process for production of durable lightweight aluminum parts. Key Engineering Materials, 2013, vol. 554–557, pp. 264–273. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.554-557.264
[13] Krüger L., Jentsch E., Brunke L., Keßler A., Wolf G., Lehnert T., Schubert N., Wagner A., Landgrebe D. Development of an innovative lightweight piston through process combination “casting – forging”. Procedia Manufacturing, 2019, vol. 27, pp. 172–176. DOI: 10.1016/j.promfg.2018.12.061
[14] Perrier, F., Bouvier, V., & Duperray, L. A new wheel design for reducing weight. Materials Science Forum, 2014, vol. 794–796, pp. 578–583. DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.794-796.578
[15] Böhmichen, U., Schubert, N., Lehnert, T., Sterzing, A., & Mauermann, R. From casting to forging – The combined simulation for a steel component. Engineering Reports, 2021, art no. e12400. DOI: 10.1002/eng2.12400
[16] Евстигнеев А.И., Дмитриев Э.А., Чернышова Д.В., Одиноков В.И. и др. Моделирование внешнего силового воздействия на стойкость оболочковой формы при заливки в нее стали // Математическое моделирование, 2022, Т. 34, № 5, с. 61-72.
[17] Одиноков В.И., Дмитриев Э.А., Евстигнеев А.И., Свиридов А.В. Математическое моделирование процессов получения отливок в керамические оболочковые формы. Москва, Инновационное машиностроение, 2020, 256 с.
[18] Михайлов А. М. Литейное производство: учебник для металлургических специальностей вузов. Москва, Машиностроение, 1987, 256 с.
[19] Пат. 2828801 Российская Федерация, МПК B22C 9/04 B22C 9/08. Литейная многослойная оболочковая форма / В.И. Одиноков, А.И. Евстигнеев, Э.А. Дмитриев, и др. – № 2024106208; заявл. 05.03.2024; опубл. 21.10.2024.
Одиноков В. И., Евстигнеев А. И., Дмитриев Э. А., Колошенко Ю. Б., Евстигнеева А. А., Петров В. В. Моделирование стойкости литейных оболочечных форм, находящихся под действием внешней силовой и тепловой нагрузки. Математическое моделирование и численные методы, 2024, № 4, с. 31–51.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда №24-29-00214, https//rscf.ru/project/24-29-00214/
Скачать статью
Количество скачиваний: 11