Системний аналіз процесів утворення шпаристості в сталевих виливках і їх математичних моделей
DOI:
https://doi.org/10.34185/1562-9945-6-125-2019-09Ключові слова:
shrinkage, defects, porosity, castings, steel, casting properties, fluidity, impact, melt, Siverts law, gas concentration, pressure, Niyama criterion, complex mathematical modelАнотація
Представлений аналіз науково-технічної інформації щодо особливостей затвердіння сталевих виливків, які призводять до утворення усадкових дефектів. Показані механізми взаємозв'язку ливарних властивостей сплавів. Проведено аналіз факторів, які визначають текучість. Визначено технологічні параметри заливки, які призводять до утворення пор в сталевих виливках. Розглянуто механізми утворення пористості ендогенного і екзогенного характеру. Наведений закон Сівертса, який описує залежність концентрації газів від тиску. Наведено графіки зміни концентрації азоту і водню в діапазоні тисків 1 – 4 атм. для середньолегованої стали, мартенівської сталі, чавуну. Проведено аналіз механізму впливу температури і газового тиску на процес виділення газу в розплаві. Описано технологічні прийоми впливу на розчинність газів в процесі затвердіння виливки. Проаналізовано модель мікропористості використовувана Advanced Porosity Module, критерій Niyama. Визначена необхідність подальших досліджень для розробки загальної моделі утворення усадкових дефектів, яка буде враховувати, в тому числі, залежність концентрації розчинених в металі газів від температури та тиску.
Посилання
Derzhavska A. V. Suchasnyi stan haluzi mashynobuduvannia ta tendentsii yii rozvytku / A.V. Derzhavska, P.V. Krush // Naukovyi visnyk Uzhhorodskoho natsionalnoho universytetu, Seriia: Mizhnarodni ekonomichni vidnosyny ta svitove hospodarstvo. – Volume 21 / 1. – 2018. – S. 69 – 73.
Smirnov A.N. Large ingot / A.N. Smirnov, S.L. Makurov, V.M. Safonov, A.Yu. Tsuprun; Donetsk national tech. un-t. – Donetsk: publishing house "Weber" (Donetsk branch), 2009. – 278 p.
Efimov V.A. Modern technologies of casting and crystallization of alloys / V.A. Efimov, A.S. Eldarkhanov. – M.: Mechanical Engineering, 1998 .– 359 p.
Selivyorstova T., Mikhalyov A. Analysis of Prediction Mathematical Models of Shrinkage Defects in Castings // 2018 IEEE First International Conference on System Analysis & Intelligent Computing (SAIC). (8-12 Oct. 2018). – Kiev, Ukraine: IEEE, 2018, Page(s):1 – 5/ DOI: 10.1109/SAIC.2018.8516811.
Selivyorstova T. Mathematical model of the two-phase zone supply of solidified metal castings under the influence of adjustable gas pressure / T. Selivyorstova, A. Mikhalyov // 2019 9th International Conference on Advanced Computer Information Technologies. ACIT 2019 – Proceedings. – 2019. – Paper № 8779914. – P. 25 – 28. DOI: 10.1109/ACITT.2019.8779914.
Romanov, L. M. Foundry alloys and smelting. Production of castings from iron and steel / L. M. Romanov, A. N. Boldin. – M.: MGIU, 2005. – 47 p.
Kudrin, V. A. Theory and technology of steel production / V. A. Kudrin. – M.: Mir, 2003. – 528 p.
Dyudkin, D.A. Modern technology of steel production / D.A. Dyudkin, V.V. Kiselenko. – M.: Heat engineer, 2007. – 528 s.
Nazaritin V.V. The manufacturing technology of steel castings for critical purposes / V.V. Nazaritin. – M.: Mechanical Engineering, 2006. – 233 p.
Seliverstov V.Yu. The technology of gas-dynamic impact on the melt in the mold is one of the promising ways to improve the quality of metal castings // Modern problems of metallurgy. Initial works. 2007. –Vol.10. – P. 25 – 35.
Monastyrsky A. Modeling of foundry processes. Episode 1 We work in ProCAST / Alexey Monastyrsky. // CADmaster. – 2009. – No. 1. – Р. 10-16.
ProCAST 2013.5: User's Manual (Paris: ESI Group).
Gao Y. Casting simulation of cast steel joint based on Pro-CAST / Y. Gao, S. Sun, H. Jin. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2019. – №592. – С. 012086. https://doi.org/10.1088/1757-899X/592/1/012086.
Riedler M. Formation of shrinkage porosity during solidification of steel: Numerical simulation and experimental validation / M. Riedler, S. Michelic, C. Bernhard. // International Symposium on Liquid Metal Processing & Casting. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2016. – №10. https://doi.org/10.1088/1757-899X/143/1/012035
Porosity of spacer-filled channels in spiral-wound membrane systems: Quantification methods and impact on hydraulic characterization / [A. Siddiquia, S. Lehmannb, V. Haaksmanc та ін.]. // Water Research. – 2017. – №119. – С. 304–311. https://doi.org/10.1016/j.watres.2017.04.034
Sigworth G. Discussion of “Prediction of Shrinkage Pore Volume Fraction Using a Dimensionless Niyama Criterion” / Geoffrey Sigworth. // Metallurgical and Materials Transactions A. – 2009. – №40. – Р. 3051–3053. https://doi.org/10.1007/s11661-009-0056-2.
Stefanescu D. Modeling of Cast Iron Solidification – The Defining Moments / Doru Stefanescu. // Metallurgical and Materials Transactions A: Physical Metallurgy and Materials Science. – 2005. – №38. – С. 1433–1447. https://doi.org/10.1007/s11661-007-9173-y.
Carlson K. D. Authors’ Reply to Discussionof «Prediction of Shrinkage PoreVolume Fraction Usinga Dimensionless Niyama Criterion» / K. D. Carlson, C. Beckermann // Metallurgical and Materials Transactions. – 2009. – №40. – Р. 163 – 175.
