Ткачева А.В., Евстигнеева А.А. Об оценке влияния степени охвата опорным наполнителем сферической керамической оболочки и предварительной прокалки на уровень напряжений в материале формы при заливке и затвердевании в ней отливки // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И. Я. Яковлева. Серия: Механика предельного состояния. 2024. № 2(60). С. 24-34. DOI: https://doi.org/10.37972/chgpu.2024.60.2.002. EDN: YGLJBE.

Автор(ы)

Ткачева А.В. — Институт машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения Российской академии наукORCIDeLibrary

Евстигнеева А.А. — Комсомольский-на-Амуре государственный университетORCIDeLibrary

Название статьи

Об оценке влияния степени охвата опорным наполнителем сферической керамической оболочки и предварительной прокалки на уровень напряжений в материале формы при заливке и затвердевании в ней отливки

Название (англ.): On assessing the influence of the degree of coverage of a spherical ceramic shell by the supporting filler and preliminary calcination on the level of stress in the mold material during pouring and hardening of the casting in it

Индекс(ы) УДК

539.3(5), 621.74

DOI

10.37972/chgpu.2024.60.2.002

EDN

YGLJBE

Ключевые слова

упругость; температурные напряжения; литье по выплавляемым моделям; оболочковая форма

Аннотация

Рассчитываются температурные напряжения в сферической керамической оболочковой форме в процессе заливки и затвердевания металла. Поставлена и решена соответствующая задача теории температурных напряжений в упругих материалах. Изменяемыми параметрами задачи принимаются степень разогрева (прокалки) оболочковой формы и высота ее посадки в опорный наполнитель (ОН). Зависимостью упругих модулей от температуры пренебрегается. В качестве контактных условий на границе контактирующего металла с внутренней поверхностью формы принимаются равенства напряжений нормальных и касательных к граничной поверхности. ОН принимается не деформируемым, его контакт с материалом оболочковой формы полагается жестким. Отмечается незначительное увеличения уровня напряжений в форме за счет присутствия опорного наполнителя и заметное влияния на него предварительного ее нагрева.

Даты

Поступила: 11.09.2024; Принята: 29.11.2024; Опубликована: 18.12.2024

Страницы

24-34

Полная версия статьи

Скачать PDF

QR-код EDN

1. Singh R. Mathematical modeling for surface hardness in investment casting applications // Journal of mechanical science and technology. 2012. № 26. С. 3625-3629. DOI: 10.1007/s12206-012-0854-0 EDN: JAOBBF
2. Liu C. Influence of complex structure on the shrinkage of part in investment casting process // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2015. № 77. С. 1191-1203. DOI: 10.1007/s00170-014-6523-y EDN: VXVFTE
3. Khan M. A. A., Sheikh A. K. Simulation tools in enhancing metal casting productivity and quality: A review. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B // Journal of Engineering Manufacture. 2016. № 230(10). С. 1799-1817. DOI: 10.1177/0954405416640183
4. Dong Y.W., Li X.L., Zhao Qi и др. Modeling of shrinkage during investment casting of thin walled hol-low turbine blades // Journal of Materials Processing Technology. 2017. № 244. С. 190 - 203. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2017.01.005
5. Bansode S. N., Phalle V. M., Mantha S. S. Optimization of process parameters to im-prove dimensional accuracy of investment casting using Taguchi approach // Advances in Mechanical Engineering. 2019. № 11(4). С. 1 - 12. DOI: 10.1177/1687814019841460
6. Bansode S. N., Phalle V. M., Mantha S. Taguchi approach for optimization of parameters that reduce dimensional variation in investment casting // Archives of Foundry Engineering. 2019. № 19(1). С. 5 - 12. DOI: 10.24425/afe.2018.125183
7. Rakoczy L , Cygan R. Analysis of temperature distribution in shell mould during thin-wall superalloy casting and its effect on the resultant microstructure // Archives of Civil and Mechanical Engineering. 2018. № 18. С. 1441 - 1450. DOI: 10.1016/j.acme.2018.05.008 EDN: VINBCY
8. Banerjee S., Sutradhar G. Analysis of Casting Defects in Investment Casting by Simula-tion.Advances in Materials // Mechanical and Industrial Engineering: Selected Contribu-tions from the First International Conference on Mechanical Engineering. Kolkata India: Jadavpur University Springer International Publishing, 2019. С. 247 - 271.
9. Kanyo Janos E., Schaffo¨ner Stefan, Uwanyuze R. Sharon, Leary Kaitlynn S. An overview of ceramic molds for investment casting of nickel super-alloys // Journal of the European Ceramic Society. 2020. № 40(15). С. 4955-4973. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2020.07.013
10. Liu G. The effects of microstructure and microtexture generated during solidifica-tion on deformation micromechanism in IN713C nickelbased superalloy // Acta Materialia. 2018. № 148. С. 391 - 406. DOI: 10.1016/j.actamat.2018.01.062
11. Wang Guoxiang. Investment Casting Process Design of Large-Size Superalloy Castings // Precision Forming Technology of Large Superalloy Castings for Aircraft Engines. Springer Singapore, 2021. P. 33-65. URL: 10. 1007/978-981-33-6220-8_2. DOI: 10.1007/978-981-33-6220-8_2 ISBN: 978-981-336-220-8
12. Pattnaik S., Karunakar D. B., Jha P. K. Developments in investment casting process-a review // Journal of Materials Processing Technology. 2012. № 212(11). С. 2332-2348. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2012.06.003
13. Евстигнеев А. И., Дмитриев Э.А., Чернышева Д.В., Одиноков В.И. Моделирование внешнего силового воздействия на стойкость оболочковой формы при заливке в нее стали // Математическое моделирование. 2022. № 34(5). С. 61-72. DOI: 10.20948/mm-2022-05-04 EDN: UJEUIC

1. Singh R. Mathematical modeling for surface hardness in investment casting applications. Journal of Mechanical Science and Technology, 2012, vol. 26, pp. 3625–3629. DOI: 10.1007/s12206-012-0854-0. EDN: JAOBBF.
2. Liu C. Influence of complex structure on the shrinkage of a part in the investment casting process. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2015, vol. 77, pp. 1191–1203. DOI: 10.1007/s00170-014-6523-y. EDN: VXVFTE.
3. Khan M.A.A., Sheikh A.K. Simulation tools in enhancing metal casting productivity and quality: A review. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, 2016, vol. 230, no. 10, pp. 1799–1817. DOI: 10.1177/0954405416640183.
4. Dong Y.W., Li X.L., Zhao Q., et al. Modeling of shrinkage during investment casting of thin-walled hollow turbine blades. Journal of Materials Processing Technology, 2017, vol. 244, pp. 190–203. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2017.01.005.
5. Bansode S.N., Phalle V.M., Mantha S.S. Optimization of process parameters to improve dimensional accuracy of investment casting using the Taguchi approach. Advances in Mechanical Engineering, 2019, vol. 11, no. 4, pp. 1–12. DOI: 10.1177/1687814019841460.
6. Bansode S.N., Phalle V.M., Mantha S. Taguchi approach for optimization of parameters that reduce dimensional variation in investment casting. Archives of Foundry Engineering, 2019, vol. 19, no. 1, pp. 5–12. DOI: 10.24425/afe.2018.125183.
7. Rakoczy L., Cygan R. Analysis of temperature distribution in a shell mould during thin-wall superalloy casting and its effect on the resultant microstructure. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 2018, vol. 18, pp. 1441–1450. DOI: 10.1016/j.acme.2018.05.008. EDN: VINBCY.
8. Banerjee S., Sutradhar G. Analysis of casting defects in investment casting by simulation. Advances in Materials, Mechanical and Industrial Engineering: Selected Contributions from the First International Conference on Mechanical Engineering. Kolkata, India, Jadavpur University, Springer International Publishing, 2019, pp. 247–271.
9. Kanyo J.E., Schafföner S., Uwanyuze R.S., Leary K.S. An overview of ceramic molds for investment casting of nickel superalloys. Journal of the European Ceramic Society, 2020, vol. 40, no. 15, pp. 4955–4973. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2020.07.013.
10. Liu G. The effects of microstructure and microtexture generated during solidification on deformation micromechanism in IN713C nickel-based superalloy. Acta Materialia, 2018, vol. 148, pp. 391–406. DOI: 10.1016/j.actamat.2018.01.062.
11. Wang G. Investment casting process design of large-size superalloy castings. Precision Forming Technology of Large Superalloy Castings for Aircraft Engines. Singapore, Springer, 2021, pp. 33–65. DOI: 10.1007/978-981-33-6220-8_2. ISBN: 978-981-336-220-8.
12. Pattnaik S., Karunakar D.B., Jha P.K. Developments in the investment casting process: A review. Journal of Materials Processing Technology, 2012, vol. 212, no. 11, pp. 2332–2348. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2012.06.003.
13. Evstigneev A.I., Dmitriev E.A., Chernysheva D.V., Odinokov V.I. Modeling the external force effect on the strength of a shell mold during steel pouring. Matematicheskoe Modelirovanie, 2022, vol. 34, no. 5, pp. 61–72. DOI: 10.20948/mm-2022-05-04. EDN: UJEUIC. (In Russian).

Авторские права и лицензия

© 2024 Автор(ы). Статья публикуется в открытом доступе на условиях лицензии Creative Commons «Attribution» 4.0 Всемирная (CC BY 4.0), которая разрешает использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего указания авторства. Авторские права на статью сохраняются за авторами.