ОПТИМИЗАЦИЯ ЛИТЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ВЫСОКОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ И ПРОЦЕССОВ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ ПО РАЗОВЫМ МОДЕЛЯМ

Анотація

Одной из актуальных научных и практических задач литейного производства является существенное уменьшение массы литых конструкций для изделий машиностроения, в первую очередь транспортных средств с учетом роста их эксплуатационного ресурса. Эти работы ведутся под научным руководством проф. Шинского О. И. по теме «Разработка научных и технологических основ по созданию литых конструкций из железоуглеродистых и цветных сплавов, оптимальных процессов их получения и автоматизированных методов проектирования».
Такие работы вызваны тем, что компьютерные программы известных иностранных компаний: MagmaSoft (Германия), РгоСаst (США, Франция), Полигон (Россия), SolidCast (США) и др., которыми могут пользоваться отечественные литейщики, созданы для оценки гидродинамических и теплообменных процессов в литейной форме без оптимизации литых конструкций и воспринимают отливку уже как готовый созданный конструктором продукт. К тому же, эти программы не адаптированы к литейным процессам точных (специальных) методов литья, созданных во ФТИМС, как ЛГМ, литье по растворяемым, выжигаемым, ледяным моделям, в сочетании с подачей расплавленного металла под избыточным давлением или гравитационной его заливкой, включая специфику неразъемных форм.
Отсутствуют в этих программных продуктах и возможности оценки литейных процессов в форме при использовании низкотемпературных, оболочковых форм и при получении отливок в формах, насыщенных армирующей фазой из металлических и неметаллических материалов, приближающих отливки к изделиям из композитных материалов.
Методы расчета и конструирования литых деталей в странах СНГ, Украине и нормативная база для их реализации (ГОСТ 26645-85, ГОСТ Р 53464-2009, РТМ 12-60, ОСТ 3-1284-72 и др.) построены на эмпирических уравнениях с учетом процессов формообразования, созданных еще в 60-70 гг. прошлого века и не позволяют реализовать сложные конструкции с высокой размерной точностью. ГОСТ 26645, ГОСТ Р 53464-2009 для литых деталей с габаритами 500-1500 мм при литье в песчаные формы устанавливают допуски значительной величины, что ведет к увеличению толщины стенок отливок и их массы на 50-80 %, а также допуски в пределах 9-11 квалитета этих ГОСТов тормозят эффективное использование высокопрочных сплавов (сталей, чугунов, алюминия) потому, что уменьшение толщины отливок пропорционально повышению прочности металла нивелируют высокие допуски. По крайней мере, при получении литых деталей с габаритами 500-1500 мм в песчаных формах с номинальной толщиной стенки отливки в 8-20 мм при использовании сплавов с прочностью в 2 раза выше установленные допуски не позволяют уменьшить их толщину пропорционально прочности. Поэтому современные литые конструкции в Украине и странах СНГ превышают расчетные по металлоемкости в 1,5-2 раза, а Западной Европе - 1,3-1,5 раза, что ведет к перерасходу энергоносителей, шихтовых материалов, трудоемкости при их производстве в 1,5 - 2,3 раза.
Главной идеей реализации научно-технической темы является создание основ автоматизированного конструирования литых деталей малой металлоемкости за счет сочетания технологий получения точных литых изделий (преимущественно по разовым моделям) с использованием высокопрочных материалов и компьютерных информационных технологий, разработанных во ФТИМС. Это позволит достичь повышение размерной точности литых конструкций до уровня 5-7 квалитетов (допуск 1,6-4 мм) против традиционных при литье в песчаные формы 9-11 квалитетов (6,4-12 мм) по ГОСТ Р 53464-2009 (26645 -85), а это, соответственно, снизит массу литых изделий в 1,5 -1,8 раза.