Моделирование и оптимизация стойкости керамических оболочковых форм и процессов формирования в них отливок

Цель исследования – математическое моделирование процессов формирования сферических стальных отливок в керамических литейных оболочковых формах при внешнем и внутреннем воздействии на них и разработка новых технологических решений по снижению уровня напряженно-деформированного состояния в формах для повышения их трещиностойкости в процессе затвердевания и охлаждения отливок. Объектом исследований является литейная многослойная керамическая оболочковая форма сферической конфигурации. Предмет исследования – условия и факторы формирования напряженно-деформированного состояния в системе «жидкий металл -твердый металл - оболочковая форма - опорный наполнитель», а также методы и способы снижения критического уровня НДС при образовании трещин в ОФ вследствие внешнего и внутреннего силового и теплового воздействия. Разработаны математические модели, численные схемы и алгоритмы решения задач по определению уровня напряженно-деформированного состояния сферических керамических литейных оболочковых форм при формировании в них стальных отливок. Предложен ряд новых технических и технологических разработок, повышающие стойкость оболочковых форм к трещинообразованию в процессе формирования в них стальных сферических отливок, новизна которых подтверждена полученными патентами на изобретения. Установлена зависимость стойкости оболочковой формы от геометрии формирующейся в ней отливки, а именно различие напряженного состояния цилиндрической и сферической оболочек. Отражено влияние физических свойств оболочковых форм разливаемого металла на стойкость оболочек. Разработаны методы оптимизации внешних воздействий в период кристаллизации металла в оболочковой форме на её напряженно-деформируемое состояние. Установлено влияние компенсаторов напряжений (температурных швов) на деформирование оболочковой формы при охлаждении в ней отливки. Выявлены оптимальные параметры угла охвата сферической оболочковой формы опорным наполнителем.