blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2016-1-39-42blackmet-787Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИMETALLURGICAL TECHNOLOGIESРАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ОТЛИВКИ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ЕЕ ПОЛОСТИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИМ СТЕРЖНЕМCALCULATIONS FOR THE STRENGTH OF CASTING AT THE FORMATION OF ITS CAVITY BY CYLINDRICAL RODСавиновА. С.SavinovA. S.

к.т.н., доцент, зав. кафедрой механики

Sci. (Eng.), Assist. Professor, Head of the Chair of Mechanics

savinov_nis@mail.ruМагнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова (455000, Россия, Магнитогорск, пр. Ленина, 38)РоссияMagnitogorsk state technical university named after G.I. Nosov (38, Lenina ave., Magnitogorsk, 455000, Russia)Russian Federation2016030220165913942Copyright © Савинов А.С., 20162016Савинов А.С.Savinov A.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/787

Разработана математическая модель расчета напряженного состояния отливки при формировании ее полости цилиндрическим стержнем. Получены зависимости возникающих радиальных и окружных напряжений, а также распределенного контактного усилия, прогнозирующие силовое взаимодействие системы отливка – стержень при различном сочетании их жесткостей, выраженных модулями продольной упругости. Показано, что наибольшие напряжения возникают в слоях отливки, сопряженных с поверхностью стержня. Рассмотрено влияние температурного градиента, жесткости отливки и песчано-глинистой формовочной смеси, геометрических параметров отливки, отображенных толщиной стенки и наружным радиусом, на величину возникающих в отливке радиальных и окружных напряжений, а также распределенного контактного усилия. Произведена оценка влияния этих факторов на напряженно-деформированное состояние стенки отливки, выраженное через эквивалентное напряжение, полученное с использованием второй гипотезы прочности.

The mathematical model of stress calculation of casting at formingof its cavity by cylindrical rod has been analyzed in the paper. The dependencies of arising radial and tangential stresses were determined, as well as distributed contact pressure predicting force interaction of the “casting-rod” system in various combinations of stiff ness expressed by modulus of elongation. It is shown that the highest stresses occur in the layers of casting adjacent to the rod surface. The infl uence of the temperature gradient, the rigidity of the casting and sand-clay molding sand, casting geometric para meters displayed wall thickness and the outer radius, on the value of appearing in the casting of radial, tangential and equivalent stresses, as well as the distribution of contact forces has been considered. The impact of these factors on the strain-stress state of the casting wall, expressed in terms of equivalent stress obtained using the second hypothesis strength has been estimated.

отливкалитейный стерженьконтактное давлениенапряженное состояниетемпературная усадкажесткость стержнямодуль продольной упругостиcastingrodcontact pressuretemperature shrinkagerod hardnessmodulus of elongationReferencesШагалов В.Л., Попов С.И. Технологическая проба для испытания стали на трещиноустойчивость // Литейное производство. 1989. № 5. С. 7 – 8.Shagalov V.L., Popov S.I. Technological sample for testing of steel on crack resistance. Liteinoe proizvodstvo. 1989, no. 5, pp. 7–8. (In Russ.).Тимофеев А.А., Шумов И.Д. Проба на литейные напряжения // Литейное производство. 1971. № 7. С. 40 – 42.Timofeev A.A., Shumov I.D. Test for casting stress. Liteinoe proizvodstvo. 1971, no. 7, pp. 40–42. (In Russ.).Баландин Г.Ф., Гини Э.И., Матвиенко Ю.П. и др. Технологическая проба для борьбы с горячими трещинами в панельных отливках // Изв. вуз. Машиностроение. 1964. № 1. С. 198 – 203.Balandin G.F., Gini E.I., Matvienko Yu.P. etc. Technological samples for controlling hot cracks in panel moldings. Izvestiya VUZov. Mashinostroenie. 1964, no. 1, pp. 198–203. (In Russ.).Швецов В.И., Кулаков Б.А., Иванов М.А. Особенности производства отливок из стали. – Челябинск: Изд. центр ЮУрГУ, 2014. – 240 с.Shvetsov V.I., Kulakov B.A., Ivanov M.A. Osobennosti proizvodstva otlivok iz stali: monografi ya [Features of the production of steel castings: monograph]. Chelyabinsk: Izdatel’skii tsentr YuUrGU, 2014, 240 p. (In Russ.).Бочвар А.А., Рыкалин Н.Н., Прохоров И.И. и др. К вопросу о горячих кристаллизационных трещинах при литье и сварке // Литейное производство. 1960. № 10. С. 47.Bochvar A.A., Rykalin N.N., Prokhorov I.I. etc. On the hot solidification cracks during casting and welding. Liteinoe proizvodstvo. 1960, no. 10, p. 47. (In Russ.).Баландин Г.Ф., Каширцев Л.П. Реологическое исследование трещиноустойчивости отливок во время их затвердевания // Литейное производство. 1978. № 1. С. 5 – 8.Balandin G.F., Kashirtsev L.P. Rheological investigation of crack resistance of castings during their solidifi cation. Liteinoe proizvodstvo. 1978, no. 1, pp. 5–8. (In Russ.).Рыбачук С.И., Десницкий В.В., Примак И.Н. и др. Математическая модель вероятности образования горячих трещин в отливках // Литейное производство. 1980. № 3. С. 2 – 3.Rybachuk S.I., Desnitskii V.V., Primak I.N. etc. Mathematical model of hot cracking formation probability in castings. Liteinoe proizvodstvo. 1980, no. 3, pp. 2–3. (In Russ.).Вдовин К.Н., Савинов А.С., Феоктистов Н.А. Прогнозирование трещиноустойчивости крупных стальных отливок // Литейное производство. 2014. № 12. С. 8 – 10.Vdovin K.N., Savinov A.S., Feoktistov N.A. Prediction of crack resistance of large steel castings. Liteinoe proizvodstvo. 2014, no. 12, pp. 8–10. (In Russ.).Баландин Г.Ф., Степанов Ю.А. О силовом взаимодействии затвердевающей отливки и формы // Литейное производство. 1962. № 4. С. 37 – 41.Balandin G.F., Stepanov Yu.A. On force interaction of solidifying casting and mold. Liteinoe proizvodstvo. 1962, no. 4, pp. 37–41. (In Russ.).Гуляев Б.Б. Литейные процессы. – М.: Машгиз, 1960. – 416 с.Gulyaev B.B. Liteinye protsessy [Foundry processes]. Moscow: Mashgiz, 1960, 416 p. (In Russ.).Константинов Л.С., Трухов А.П. Напряжения деформации и трещины в отливках. – М.: Машиностроение, 1981. – 199 с.Konstantinov L.S., Trukhov A.P. Napryazheniya deformatsii i treshchiny v otlivkakh [Deformation stresses and cracks in castings]. Moscow: Mashinostroenie, 1981. – 199 s. (In Russ.).Савинов А.С., Тубольцева А.С., Синицкий Е.В. Анализ силового взаимодействия литой детали с формой // Изв. Самарского науч. центра РАН. 2011. С. 623 – 626.Savinov A.S., Tubol’tseva A.S., Sinitskii E.V. Analysis of the force mold- shape interaction. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiiskoi akademii nauk. Samara: Izd-vo Samarskogo nauchnogo tsentra RAN, 2011, pp. 623–626. (In Russ.).Дарков А.В., Шпиро Г.С. Сопротивление материалов. – М.: Высш. шк., 1975. – 654 с.Darkov A.V., Shpiro G.S. Soprotivlenie materialov [Strength of materials]. Moscow: Vysshaya shkola, 1975, 654 s. (In Russ.).Морозейский Л.И. Митенев О.А. Исследование отливки широких слябов в кристаллизаторы с волнистой поверхностью // Проблемы стального слитка. Физико-химические процессы кристаллизации стальных слитков: Сб. науч. тр. – М.: Металлургия, 1967. № 2. С. 439 – 447.Morozeiskii L.I., Mitenev O.A. The study of casting of wide slabs into molds with wavy surface. In: Problemy stal’nogo slitka. Fizikokhimicheskie protsessy kristallizatsii stal’nykh slitkov: sb. nauch. tr. [Problems of steel ingot. Physical and chemical processes of crystallization of steel ingots: Coll. of sci.papers]. Moscow: Metallurgiya, 1967, no. 2, pp. 439–447. (In Russ.).Савинов А.С., Тубольцева А.С., Дзюба В.П. и др. Исследование физических свойств сухих песчано-глинистых литейных форм. – М., 2012. – 10 с. Деп. в ВИНИТИ 11.03.2012. № 82 - В2012.Savinov A.S., Tubol’tseva A.S., Dzyuba V.P. etc. Investigation of the physical properties of dry sand-clay molds. Dep. VINITI, no. 82 - V2012. Moscow: 2012, 10 p. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.