Исследование теплофизических и усадочных характеристик сплавов и материалов формы для компьютерного моделирования процесса формирования стальных отливок
Диссертация
Практическая ценность работы состоит в разработке компьютерной базы данных по термодинамическим характеристикам литейных сплавов на основе системы Fe-C-Xi, используемой в САПР JIT «POLYCAST» для информационного обеспечения моделирования литейных процессов при формировании стальных отливок. Программная реализация полученных данных в виде прикладных модулей САПР ЛТ позволяет получить оригинальный… Читать ещё >
Содержание
- 1. Литературный обзор
- 1. 1. Термодинамическое моделирование свойств литейных сплавов
- 1. 2. Современные представления о перитектической кристаллизации
- 1. 3. Влияние характера протекания перитектического превращения на структуру и свойства литой стали
- 1. 4. Численное моделирование и САПР литейной технологии
- 2. Определение теплофизических характеристик формовочных материалов
- 2. 1. Методика экспериментов и расчётов
- 2. 1. 1. Объекты исследования
- 2. 1. 2. Методика термического анализа
- 2. 1. 3. Численное моделирование условий эксперимента
- 2. 1. 4. Статистическое моделирование результатов численного расчета
- 2. 2. Результаты экспериментов и расчётов по теплофизическим характеристикам исследуемых материалов
- 2. 2. 1. Формовочные смеси
- 2. 2. 2. Теплоизолирующие материалы
- 2. 1. Методика экспериментов и расчётов
- 3. 1. Методика расчёта
- 3. 1. 1. Расчёт энергии Гиббса фаз
- 3. 1. 2. Кристаллизация сплавов Ре-С-Х- в равновесных условиях
- 3. 1. 3. Перитектическая кристаллизация сплавов? е-С-Хх в неравновесных условиях
- 3. 2. Исследование параметров диаграмм состояния и хода, кристаллизации сплавов
- 3. 2. 1. Параметры равновесной кристаллизации сплавов
- 3. 2. 2. Диффузионные процессы при кристаллизации сплавов Ре-С-Х
- 4. 1. Методика энтальпийного расчета теплофизических характеристик сплавов
- 4. 2. Сравнительный анализ теплофизических характеристик сплавов
- 4. 2. 1. Энтальпия и теплоемкость фаз
- 4. 2. 2. Теплота кристаллизации сплавов
- 5. 1. Методика расчёта объемной усадки
- 5. 2. Сравнительный анализ объемной усадки при затвердевании сплавов Fe-C-X
Список литературы
- F.L. Kaufman and H.Bernstein. Computer Calculation of Phase Diagrams, New York: Academic Press, 1970.
- F.L. Kaufman, Ed., Calphad. Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry, Manlabs Inc., Cambridge, MA.
- Морачевский А.Г. Термодинамика расплавленных металлических и солевых систем. М.:Металлургия, 1987. 240с.
- Hillert М., Staffansson L.-L. Acta Chem. Scand., 1970, v.24, p.3618.
- К.Д Савельев, B.M. Голод Моделирование процессов и объектов металлургии. Термодинамическое моделирование многокомпонентных литейных сплавов на основе железа. СПб.:СПбГПУ, 2001. 64 с.
- Удовский А.А. Температурные зависимости термодинамических свойств многофазных сплавов. Металлы. Акад. наук, 1991, № 4.
- Флеминге М. Процессы затвердевания М.: Мир, 1977. 424 с.
- SGTE Casebook. Thermodynamics at Work. Materials Modelling Series. Institute of Materials, London, 1996. 215 p.
- В. М. Голод, М. Д. Тихомиров, Д. X. Сабиров. Системный анализ процесса формирования отливки (прикладные аспекты). 1995.
- Голод В.М. Теория формирования отливки: очевидные достижения и неочевидные проблемы. //Литейное производство, 2001, № 6, с .21−23.
- Голод В.М., Радгударзи Т. А. и др. САПР литейной технологии. Профильная ориентация и новые возможности. //Литейное производство, 2000, № 7, с. 46−49.Н.Тихомиров М. Д. Современная САПР литейной технологии. //Литейное производство, 1996, № 10.
- Голод В.М. Металлургические технологии в машиностроении: динамика последних десятилетий и резервы роста. М.:Металлургия машиностроения, 2001, № 1.
- Голод В.М. и др. Системы автоматизированного моделирования: информационное обеспечение и адаптация математических моделей. Литейное производство, 1992, № 6, с. 23−25.
- Sahm P.R., Hansen P.N. Numerical Simulation and Modelling of Casting and Solidification Processes for Foundry and Cast-House, International Committee of Foundry Tehnical Assotiations, 1984. p.253.
- Вейник А.И. Теория затвердевания отливки, M.: Машгиз, 1963.435 с.
- Неуструев А.А. Теория формирования отливок и САПР ТП литья, 1997, № 11.
- Баландин Г. Ф. Основы теории формирования отливки. Ч I. М.:Машино-строение, 1976.328 с.
- Тихомиров М.Д. Основы моделирования литейных процессов. Усадочная задача. Литейное производство. № 12, 2001, с.8−14
- Рысев М.А. Системы компьютерного моделирования литейных процессов. Литейное производство, 2001, № 1, с.28−29.
- Тихомиров М.Д., Модели литейных процессов. СПб. Выпуск ЦНИИМ, 1995 г. 85 с. 24.0городникова О. Черменский В. Литейные CAE-системы AFSolid и-WinCast. САПР и Графика. 2001.
- Голод В.М., Нехендзи Ю. А. Определение некоторых теплофизических свойств сплавов по кривым охлаждения: Сб. Теплообмен между отливкой и формой. Минск: Высшая школа. 1967. с. 179−183.
- Голод В.М., Дьяченко С. А. Численный расчет затвердевания чугунных отливок: Сб. Кристаллизация. Теория и эксперимент. Ижевск: УдГУ, 1987. с.26−33.
- Nakagawa T., Takebayashi Y. Solidification simulation of light alloy casting. Keikinzoku, 1986, No 7, p.445−452.
- Тихомиров М.Д., Основы моделирования литейных процессов. Тепловая задача. //Литейное производство. 1998, N 4, с.30−34.
- Estrin L. A deeper look at casting solidification software. Modern Casting, GIFA 94, June, 1994.
- Popov J. Numerical simulation of a counter pressure casting process with MAGMASOFT. //Journal of Materials Science and Technology. 1996, v.4, № 2, p.13.ЗКРысев M.A. Практические аспекты компьютерного моделирования литейных процессов.
- Sahm. Компьютеризация и автоматизация процесса проектирования отливок и изготовления оснастки. Литейное производство. 1997, № 4.
- В.В.Кропотин, В. В. Васькин. Компьютерные модели кристаллизации металлических сплавов. Литейное производство. 1996, № 10.
- Голод В.М., Нехендзи Ю. А. Определение некоторых теплофизических свойств сплавов по кривым охлаждения: Сб. Теплообмен между отливкой и формой —Минск: Высшая школа.-1967.-С. 179−183.
- В.М.Голод и др. Интегрированная САПР литейной технологии «POLY-CAST». Литейное производство, 1994, № 10−11, с.44−47
- М.В.Эуев, В. М. Голод. Программный комплекс Cimatron-POLYCAST для моделирования литейной технологии. Сб. Перспективные CAD/CAM/CAE технологии в высшей школе. Казань: КГТУ им. Туполева, 1997.
- Александров С.Е. и др. Математическое моделирование металлургических процессов. Ленинград: ЛПИ. 1988.
- Dinsdale А.Т. Calphad, 1991, v.15,№ 4, р.317−425
- Кан Р. У. «Физическое металловедение», 2-й том — «Фазовые превращения в металлах и сплавах и сплавы с особыми физическими свойствами», М., Металлургия, 1987, 624 е.: ил.
- Lucas H.L. et. al. Calphad, 1992, v.16,№ 1, p.79.
- Jurki Miettinen. «Reassessed thermodynamic solution phase data for ternary Fe-Si-C system», Calphad, Vol. 22 (1998), No. 2, pp. 231−256.
- Chen S.-W., Chuang Y.-Y., Chang Y.A. et. al. // Metall. Trans. A. 1991. V. 22A. № 12. PP. 2837−2848.
- H. W. and W. Kurz. «Solidification of peritectic alloys». «. International Materials Reveiws, 1996, No. 4, pp. 129−168.
- Lima M.S.F., Goldenstein H. //J. Cryst Growth. 2000. V. 208. № 1−4. PP. 709−716.
- D. H. St. John, L. M. Hogan. „A simple prediction of the rate of the peritectic reactions“, Acta. Metall., Vol. 35, 1987, pp. 171−174.
- Jurki Miettinen. „Mathematic simulation of interdendritic solidificftion of low-alloyed and stainless steel“, Metallurgical transactions, Vol. 23 A, april 1992, pp. 1155−1170.
- Kiyotaka Matsuura. „A solid-liquid diffusion couple study of peritectic reaction in iron-carbon system“, ISIJ International, Vol. 33 (1993), No. 5, pp. 583−587.
- D. H. St. John, L. M. Hogan. „The peritectic transformation“, Acta. Metall., Vol. 25, 1977, pp. 77−81.
- Kiyotaka Matsuura. „Simulation of peritectic reaction during cooling“, ISIJ International, Vol. 35 (1995), No. 6, pp. 624−628.
- Marc.C. Schneider. „Simulation of micro- / macrosegregation during the solidification a low-alloy steel“, ISIJ International, Vol. 35 (1995), No. 5, pp. 665−672.
- Kiyotaka Matsuura. „Rate of peritectic reaction in iron-carbon system measured by solid/liquid diffusion couple method“, ISIJ International, Vol. 35 (1995), No. 6, pp. 183−187.
- Werton C. Flemings. „Effect of external heat on dendritic growth into under-cooled melts“, ISIJ Int., Vol. 35 (1995), No.6, pp.611−617.
- H. Г. Гиршович. „Кристаллизация и свойства чугуна в отливках“. Москва, Изд. „Машиностроение“. 1966. — 556 е.: ил.
- Столович Н.Н., Миницкая Н. С. Температурные зависимости теплофизиче-ских свойств некоторых металлов. Минск: Наука и техника, 1975. 160 с.
- Kagawa А., Т. Okamoto. Material Science and Technology, October, 1986, Vol.2, p.997−1009.
- Kagawa A. Metallugical Transaction, October, 1986, Vol. 2.
- Dieter Janke. ISIJ International, Vol. 38 (1998), No. 1, p.49.
- J.M. Cabrera-Marrero. ISIJ International, Vol. 38 (1998), No. 8, p. 815.
- Hiroyuki Shibata, D.R. Poirier. ISIJ International, Vol. 38 (1998), No. 4, p. 345.
- ISIJ International, Vol. 41 (2001), No. 3, p. 249.
- Еланский Г. Н. Строение и свойства металлических расплавов. М.:Ме-таллургия, 1991.160 с.
- Билык В. Я. Диссертация на соискание ученой степени к. т. н. „Термический анализ затвердевания сплавов в литейной форме“. ЛПИ.: Ленинград. 1971.249 с.
- Н. Э. Еннес. Автореферат диссертации на соискание ученой степени. Исследование литейных свойств нержавеющих хромистых сталей». ЛПИ.: Ленинград. 1971. 20 с.
- Басин A.C., Голод В. М., Ошурков А. Т. Термические и усадочные свойства некоторых сталей. Журнал «Энергомашиностроение», М.: Машиностроение. 1986, № 7,24−29.
- Шейль Э. Проблемы современной металлургии, 1952, № 4, с.7.
- Rappaz М. International Materials Reviews. 1989. Vol.34, № 3. 93 123
- Flemings M.C. ISIJ International, Vol. 35 (1995), No. 6, p. 611−617.
- Wilfried Kurz. ISIJ International, Vol. 38 (1998), No. 1, p. 71−77.71 .Ohnaka H. Tetsu-to-Hagane. 1984, № 70. p.913.
- Kobayashi S. Journal of Crystal Growth. 1988. p.87−96.
- Криштал M.A. Механизм диффузии в железных сплавах. М.: Метталургия, 1972.400 с.
- Криштал М.А., Волков А. И. Многокомпонентная диффузия в металлах. М.: Металлургия, 1985. 176 с.
- Туркдоган Е.Т. Физическая химия высоко-температурных процессов. М.: Металлургия, 1985. 344с.
- Кубашевский О. Металлургическая термохимия. М.: Металлургия, 1982. 390с.
- Анастасиади Г. П. Формирование химической неоднородности в литейных сплавах. СПб: Политехника, 1992. 146 с.
- Анастасиади Г. П. Неоднородность и работоспособность стали. СПб.: Полигон, 2002. 624 с.
- Анастасиади Г. П. Введение в проблему качества. М: Вооружение. Политика. Конверсия, 2001.400 с.
- Ueshima. Met.Trans. 17 В. 1986. р.845
- Lin. ISIJ International, Vol. 42 (2002), No. 9, p. 950.
- Muzikami H. ISIJ International, Vol. 42 (2002), No. 9, p. 967.
- Beckerman C. ISIJ International, Vol. 35 (1995), No. 6, p. 665−672
- М.В. Пикунов, Е. Г. Пилецкая. Об изменении теплосодержания сплавов при равновесной и неравновесной кристаллизации. Известия вузов. Цветная металлургия, 1997 г., № 4.
- Beckerman С. Met. and Mat. Transaction, Vol.26A. September, 1995. 2375
- Stefanescu D. M. Met. and Mat. Transaction, Vol.27A. December, 1996. 4061
- Exner H.E. Material Science and Technology. December 1985, Vol. l p. 1057
- Fredricsson H., Edvardson. Metal Science. September, 1976.
- Metallurgical&Material Transaction. Vol. 27A, June 1996,4071
- Еланский Г. Н. Строение и свойства жидкого металла технология — качество. М.: Металлургия, 1984.238с.
- Савельев К.Д., Голод В. М. Моделирование процессов и объектов в металлургии. Термодинамическое моделирование многокомпонентных литейных сплавов на основе железа: Курс лекций. СПб.: СПбГТУ, 2001. — 63 с.
- Гиршович Н.Г., Нехендзи Ю. А. Затвердевание отливок // Затвердевание металлов. М.: Машгиз, 1958. С. 39−90.
- Савельев К.Д. Термодинамический анализ состояния многокомпонентных сплавов на основе железа // Тез. докл. науч.-техн. конф. студ. СПб.: СПбГТУ, 1996.-С. 201.
- Савельев К.Д., Голод В. М. Термодинамический анализ условий образования отбела в сплавах Fe-C-Cr // Фундаментальные исследования в технических университетах. Мат. науч.-техн. конф. СПб.: СПбГТУ, 1998. — С. 129−130.
- Голод В.М., Савельев К. Д., и др. Анализ неравновесной кристаллизации на основе термодинамической модели многокомпонентного сплава. // Современные материалы: технологии и исследования. Труды СПбГТУ. № 473.-СПб.: СПбГТУ, 1998. С. 3−10.
- Савельев К. Д. Термодинамическое моделирование многокомпонентных литейных сплавов на основе Fe-C // Дис. канд. техн. наук. СПб, 2001.
- Баландин Г. Ф. Основы теории формирования отливки М.: Металлургия, 1976. 328с.
- ISIJ International, Vol. 40 (2000), No. 2, p. 131.100.
- ISIJ International, Vol. 39 (1999), No. 5, p. 449.
- Metallurgical&Material Transaction. Vol. 25A, June 1994,1313
- Сборник научных трудов под редакцией Ефимова. «Проблемы стального слитка», Киев, Институт проблем литья, 1988, 212 е.: ил.ЮЗ.Ревтова Н. И. «Особенности кристаллизации и формирования структуры сплавов системы Fe-C».
- Р. У. Раддп. «Затвердевание отливок», М., Машгиз. 1960. 390 е.
- JI. И. Вейник. «Теория затвердевания отливки», М. Машгиз. 1960. 436 с.
- Сборник научных трудов. «Проблемы стального слитка», Киев, Институт проблем литья, 1983, 41−48 е.: ил. Статья Н. Я. Ищук, В. А. Ефимов и др. «Исследования свойств конструкционной стали в жидком и твердом состоянии».
- Усадка при затвердевании А356. Journal Materials Scince Letter, 2000, v. l9, n5, pp. 1395−48.
- Милиции K.H. Усадка металлов и сплавов в жидком состоянии и методы ее определения. Сб. «Усадочные процессы в металлах». М. Академиздат. 1960. с. 312.
- Милиции К.Н. В кн.: Теплофизика в литейном производстве. Минск, «Наука и техника» 1963 г. с.319−329.
- ISIJ International, Vol. 39 (1999), No. 6, p. 56 411 l. Mizukami H. Prediction of density of carbon steel. ISIJ International, Vol. 42 (2002), No. 4, p. 384
- Mizukami H. Prediction of density of stainless steel. ISIJ International, Vol. 40 (2000), No. 10, p. 987
- ISIJ International, Vol. 39 (1999), No. 5, p. 449
- ISIJ International, Vol. 36 (1996), No. 3.
- Басин A.H. Термические свойства и кристаллизация чистых металлов и технически важных сплавов на основе железа. Диссертация в форме научного доклада на соискание ученой степени д.т.н. Новосибирск. 1989.
- V/DhVAoJU Gestersev TecU-Vhx*. ве'1 U&e, ЧOctober <Фь2 .
- С. В. Станкус. «Изменение плотности элементов при плавлении. Методы и экспериментальные данные». Новосибирск, Изд. Института телофизи-ки СО АН СССР. 1991. 78с.
- Сборник научных трудов под редакцией акад. С. С. Кутателадзе. «Гамма-метод в металлургическом эксперименте». Новосибирск, Изд. Института телофизики СО АН СССР. 1981. 86 с.
- Столович H.H., Миницкая Н. С. Температурные зависимости теплофизи-ческих свойств некоторых металлов. — Минск: Наука и техника, 1975. 160 с.
- Самсонов Г. В. Физико-химические свойства элементов. Киев. Наукова думка. 1965.404с.
- Лившиц Б. Г. «Физические свойства металлов и сплавов», М., Машгиз, 1959,368 с.