CC BY
14
УДК 621.454.2
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ ВНЛ-6
О. И. Савка*, А. В. Денисов Научный руководитель - Ю. И. Коновалов
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
*E-mail: [email protected]
Рассмотрены пути эффективного снижения уровня образования внутренних дефектов разной природы, в частности, дефектов усадочного характера.
Ключевые слова: турбонасосные агрегаты, высокопрочные коррозионные стали.
IMPROVEMENT OF TECHNOLOGY STEEL SEALS VNL-6
O. I. Savkа*, A. V. Denisov Scientific Supervisor - Y. I. Konovalov
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
The ways of effective réduction of the level of formation of internai defects of différent nature, in particular, shrinkage defects, are considered.
Keywords: turbo-pumping units, high-strength corrosion steels.
Одним из путей эффективного снижения уровня таких дефектов и обеспечения требований КД к герметичности и конструктивной прочности литых деталей ТНА является реализация процесса управляемого затвердевания отливки.
Разработка такой технологии для сложных по геометрическим элементам отливок в ЛВМ с помощью традиционных технологических средств сопряжено с существенными техническими ограничениями и неприемлемыми затратами времени и средств. Поэтому для реализации требований КД, был применен визуализированный метод компьютерного моделирования с помощью программного пакета LVM Flow CV, адаптированный для процесса изготовления литых деталей ТНА СУ летательных аппаратов [1].
Цель компьютерных экспериментов состояла в определении основных характеристик протекания процессов кристаллизации в разных частях отливок, в частности, определение изменений температуры и других характеристик расплава, двухфазной зоны и полученной отливки во времени и выявлении основных причин появления дефектов. Определение температуры проводили с помощью виртуальных термопар, расположенных в местах тонких элементов отливки, на границах взаимодействия литейной формы и расплава, в нижней части отливки
Результаты компьютерного моделирования исследуемого процесса в новых условиях, представленные, отсутствие газовыделений и уменьшение теплоаккумулирующей способности оболочки позволило полностью скомпенсировать ДНкрист, что проявляется в монотонном характере изменения доли твердой фазы во времени [2]. Процесс формирования твердой фазы по данным рис. 1 протекает стационарно без заметных изменений пульсаций во всех исследованных местах и завершается через 450 с. Количественные оценки указывают на уменьшение на 40-50 % дефектов усадочного характера при вакуумной выплавке с применением дополнительных технологических приемов.
Секция «Сварка летательньш аппаратов и родственнее технологии»
Допя твердей фгчш. %
\уг о
1 ' Г .Я........ я
............ ...........
\и\......
200 400 вод
Ь^мя 4
Рис. 1. Изменение доли твердой фазы при плавке в ВИП: 1 - термопара, установленная в тонком элементе отливки; 2 - термопара,
установленная в нижней части отливки; 3 - термопара, установленная на границе взаимодействия литейной формы и расплава
Термический анализ процесса кристаллизации стали ВНЛ-6 указывает на температуру солидуса Тсол = 1 475 °С. Более низкотемпературные экзотермические эффекты, показанные на рис. 2, связаны с субсолидусными превращениями [3]. Температурные кривые, полученные в результате компьютерного моделирования, указывают на температуры кристаллизации расплава 1 500 °С и 1 463 °С, соответственно, что хорошо совпадает с результатами термического анализа реального расплава и позволяет надеяться на аналогичную достоверность результатов компьютерного моделирования.
ДСК, мкВ/мг
1400 1450 1500
Температура ,°С
Рис. 2. Термограмма кристаллизации стали ВНЛ-6: интервал ДТ = Тлик - Тсол = 12 °С - двухфазная зона
Выполненное исследование также показало, что для литых деталей особой геометрической сложности (пространственные необрабатываемые поверхности, протяженные тонкие стенки, массивные фланцы) характерна объемная модель затвердевания, а не направленная или зонная.
Таким образом, компьютерное моделирование обеспечивает возможность виртуального анализа поведения металла в кристаллизующейся отливки и возможность оптимизации процесса за счет выбора условий. Для существенного сокращения количества усадочных дефектов - пор и рыхлот и организации эффективного тепломассопереноса необходимо применения дополнительных приемов:
- максимально возможное применение ВИП устранения окисных плен и создания условий ламинарного течения расплава в ОФ;
- применение холодильников;
- утепление материалами, с повышенными теплоаккумулирующими характеристиками в сравнении с материалом огнеупорной формы.
Библиографические ссылки
1. Оборин Л. А. Научно-технологические основы производства литых деталей по выплов-ляемым моделям для силовых установок летательных аппаратов : монография. 2-е изд., доп. / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2015. 242 с.
2. Килов А. С., Попов А. В., Недыхалов В. А. Производство заготовок. Литье. Кн. 3. Проектирование и производство отливок (литых заготовок) : учеб. пособие. Оренбург : ГОУ ОГУ, 2004. 171 с.
3. Оборин Л. А., Колмыков В. А. Технологическое обеспечение изготовления качественных деталей машин методом литья по выплавляемым моделям : учеб. пособие / Сиб. гос. аэро-космич. ун-т. Красноярск, 2013. 106 с.
© Савка О. И., Денисов А. В., 2017
