Компьютерное моделирование двухфазной зоны в интервале кристаллизации модифицированных силуминов для управления процессом образования усадочных дефектов в отливках

Abstract

Объектом исследования является двухфазная зона в интервале кристаллизации модифицированных силуминов. Целью работы является разработка компьютерных моделей для анализа кинетики формирования двухфазной зоны в интервале кристаллизации модифицированных силуминов и управления процессом образования усадочных дефектов в отливках. В работе выполнена систематизация модификаторов эвтектики силуминов по степени их влияния на параметры кристаллизации эвтектики Al+Si, влияющих на процесс образования усадочных дефектов при затвердевании. Разработан алгоритм расчета двухфазной зоны в интервале кристаллизации и вычисления объемной доли твердой фазы с использованием экспериментальных данных термического анализа. Установлены закономерности и особенности влияния модифицирующих добавок Ti, Sb, Sr, P, Na и наноразмерных частиц C на процесс формирования зоны усадочных дефектов в сплавах системы Al-Si эвтектического состава. Получены зависимости объемной доли твердой фазы при кристаллизации модифицированных сплавов системы Al-Si с различной скоростью охлаждения. Установлены закономерности влияния температурно-временных параметров плавки (температуры и времени выдержки расплава) и скорости охлаждения на процесс формирования усадочных дефектов при использовании различных модификаторов эвтектики. Разработаны компьютерные модели образования усадочных дефектов в модифицированных силуминах на примере отливки «Головка цилиндра». Проведен компьютерный анализ образования усадочных дефектов в отливке «Головка цилиндра» и предложены практические рекомендации для их устранения. Использование полученных результатов в производстве позволит обеспечить эффективное управление качеством литейной продукции, уменьшить литейный брак и снизить материалозатраты на производство литых изделий из силуминов.