Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования... 8
1.1. Анализ номенклатуры мелющих тел 8
1.2. Состав, структура и области применения чугунов 11
1.2.1. Классификация чугунов 11
1.2.2. Структура чугуна 15
1.3: Методы штамповки кристаллизующегося металла 18
1.4. Механизм образования дефектов структуры при первичной кристаллизации металлов 25і
1.4 1. У садка металлов и сплавов 25
1.4.2. Влияние механизма затвердевания на возникновение рассеянных усадочных микрораковин 28
1.4.3: Пути повышения сплошности заготовок 33
1.4.3.1. Увеличение скорости затвердевания 35
1.4.3.2. Нарушение условий кристаллизации 43
1.4.3.3 Уменьшение газосодержания изделий 47
1.4.3:4. Повышение давления на расплав в процессе кристаллизации 55
1.4.3.5. Изменение условий графитизации чугуна 58
1.5: Задачи исследования 64
2. Моделирование тепловых процессов при штамповке кристаллизующегося металла 65
2.1. Математическая модель процесса затвердевания расплава 65
2.2. Модель тепловых процессов в системе «расплав твердая корка штамп» 66
2.3. Допущения при анализе математической модели переноса тепла при затвердевании поковки 72
2.4 Модель процесса затвердевания расплава с учетом конвективных процессов на границе раздела жидкой и твердой фаз 76
3. Оценка влияния технологических параметров на штамповку кристаллизующегося металла 81
3.1. Температура заливаемого металла 81
3.2. Температура инструмента 85
3.3. Математическая модель распространения тепла в системе «поковка - штамп» 93
3.4. Давление на металл в процессе кристаллизации 99
3.5. Продолжительность кристаллизации под давлением 110
3.5.1. Время охлаждения перегретого расплава 111
3.5.2. Время затвердевания поковки 120
4: Экспериментальные исследования структуры и основных механических характеристик поковок шаров; полученных штамповкой кристаллизующегося чугуна 132
4.1. Экспериментальная штамповка шаров 132
4.2. Исследование структуры материала поковок 142
4.3. Экспериментальное определение механических характеристик 151
4.3.1. Твердость поковок 151
4.3.2. Плотность металла поковок 155
43.3. Прочностные характеристики 157
4.4. Рекомендации по промышленной реализации технологии; штамповки мелющих шаров из кристаллизующегося под давлением чугуна 160
5. Численный экспериментпо оценке влияния дефекта на эксплуатационные характеристики шаров 164
5.1. Силовые параметры соударения шаров 164
5.2. Моделирование напряженно-деформированного состояния методом конечных элементов 171
5.3. Параметры допустимого дефекта структуры 177
Общие выводы 184
Список использованной литературы 186
Приложение 196
