Введение 3
1 Общее описание комплекса, назначение, принцип действия 6
2 Обзор способов и систем дозирования, применяемых в литейных производствах алюминиевой промышленности. 22
2.1 Система дозирования расплава «поплавкового» типа. 22
2.2 Изобретение для дозирования потока при непрерывной разливке
расплавленного металла, движущимися секциями 23
2.3 Дозатор для объемного дозирования жидкого металла с помощью
секционирования индуктора 24
2.4 Электромагнитный дозатор жидкого металла 25
2.5 Система дозирования расплава с помощью погружного МГД
насоса 26
2.6 Дозатор электропроводящей жидкости электромагнитными насосами с
независимым питанием электромагнитных систем 28
2.7 Дозирование индукционным насосом 30
2.8 Дозирование поворотной печью 31
2.9 Система дозирования расплава посредством запирания пикой
леточного отверстия 32
2.10 Дозирование поворотом индукционной тигельной печью 33
3 Расчет дозирующего устройства для опытно-промышленного литейного комплекса 35
Заключение 43
Список использованных источников 44
Совершенствование авиационной и ракетно-космической техники заставляет решать задачу снижения массы летательных аппаратов. Бортовая кабельная сеть (БКС) является «нервной системой» летательных аппаратов и занимает существенную долю их массы (20-25%). Мировой тенденцией снижения массы проводников является использование в качестве основного материала алюминиевых сплавов взамен меди. Однако достигнутые в настоящий момент свойства проволоки из специальных алюминиевых сплавов не обеспечивают одновременно высокой электропроводности и жаропрочности, что критически важно для БКС авиакосмической техники. В связи с этим рабочие температуры алюминиевых проводов БКС не превышают 100-180°С при требуемых 250°С. При этом существующие промышленные технологии не позволяют с высоким выходом годной продукции изготавливать проволоку из специальных сплавов диаметром менее 0.5мм, что также ограничивает внедрение алюминиевых проводов в авиакосмической технике. Дефицит такой кабельной продукции восполняется отечественными потребителями за счет закупок исключительно импортных проводов и кабелей, что никогда не приветствовалось Государственным заказчиком.
Зарубежные производители авиатехники в последние годы активно занимаются разработкой и внедрением алюминиевых проводов. Так, например, «двухэтажный» AIRBUS А380 является первым самолетом компании, где применены алюминиевые кабели и провода с сечением меньше 5 кв. мм, что позволило дополнительно снизить вес БКС на 500 кг. Для сравнения: это больше половины экономии веса, полученного за счет изготовления из углеволокна центроплана (Central Torsion Box), на разработку которого были потрачены миллионы евро. В дальнейшем AIRBUS планирует использовать данное решение на A400M и A350XWB.
Всего в А380 в 300 из 500 километров проводов и кабелей используется алюминий вместо обычной меди в качестве электрического проводника, что позволило снизить вес БКС на 20%. При этом в качестве проводниковой жилы приходится использовать аналог отечественного сплава АМГ1, имеющего допустимую рабочую температуру только до 180 °С и существенно большее сопротивление по сравнению с чистым алюминием.
Начиная с 2005г, в ходе реализации программы по импортозамещению, АО «Особое конструкторское бюро кабельной промышленности» (ОКБ КП - головное предприятие в РФ, занимающееся разработкой и производством бортовых проводов) проводит ОКР по созданию серии облегченных кабельных изделий для авиационной техники с использованием новых отечественных изоляционных и проводниковых материалов. В настоящее время в АО «ОКБ КП» разработаны бортовые провода с токопроводящими жилами из алюминиевого сплава и комбинированной изоляции марок:
- БК-36-448 и БКЭ-36-448 по ТУ 16.К76-236-2009 сечением от 4 до 95 мм2 с никелевым покрытием, рабочей температурой 200°С;
- БФС-А и БФСЭ-А теплостойкие по ТУ 16-705.405-85 сечением от 4 мм2 до 95 мм2 без покрытия, рабочей температурой 250°С.
Более высокая максимальная рабочая температура отечественных проводов по сравнению с зарубежными достигается за счет использования жилы из сплава алюминия с редкоземельными металлами 01417. При освоении производства проволоки из сплава 01417 существующими технологиями было обнаружено, что из-за крупнозернистой и неоднородной микроструктуры производство проволоки малых диаметров экономически нецелесообразно (высокая обрывность при волочении).
Для решения данной проблемы специалистами ООО «НПЦ Магнитной гидродинамики» совместно с сотрудниками СФУ и ООО «АвиаСпецСплав» была разработана уникальная технология литья в электромагнитный кристаллизатор, которая позволяет получить проволоку из жаропрочных алюминиевых сплавов со структурой, сопоставимой со структурой гранул (порошковая металлургия). При этом технология обеспечивает существенно более высокую производительность, низкую себестоимость, требуемые технические характеристики и высокое качество выпускаемой продукции.
В ООО «НПЦ Магнитной гидродинамики» создан опытно¬промышленный литейный комплекс с электромагнитным кристаллизатором производительностью до 20 тонн в год непрерывно-литой заготовки диаметрам 8 мм. На опытно-промышленной установке получены слитки из сплава 01417м, обладающие высокими механическими и электрическими свойствами, сохраняющимися до температуры 250°С. В партнёрстве с ОКБ Кабельной промышленности, и НПЦ АвиаСпецСплав из полученных слитков изготовлены провода для БКС самолетов-амфибий Бе-200, что позволило снизить вес машины на 1 тонну. Разработана технология волочения литой заготовки до 00,5 мм.
В настоящее время стоит задача повышения качества выпускаемой продукции путем стабилизации диаметра слитка, что позволит повысить технологичность переработки изделий в проволоку и начать массовое внедрение алюминиевых проводов в авиакосмическую технику. Для этого необходимо разработать раздаточную печь с системой дозирования, обеспечивающую стабильное поддержание уровня и температуры расплава.
В рамках бакалаврской работы необходимо провести общее описание опытно-промышленного литейного комплекса с электромагнитным кристаллизатором производительностью до 20 тонн в год непрерывно-литой заготовки диаметрам 8мм. Произвести обзор способов дозирования. Рассчитать технологические параметры и размеры дозирующего устройства раздаточной печи для литья слитков диаметрами 9 и 12мм, со скоростью 11,4 и 14,5мм/с соответственно.
В рамках выполненной квалификационной работы проведен обзор различных способов дозирования жидкого металла. В результате анализа определено, что плавильно-литейного комплекса с электромагнитным кристаллизатором для производства непрерывно-литого слитка диаметром 5-15 мм наиболее целесообразно применить систему дозирования расплава в кристаллизатор на основе закона Архимеда. Это связано со спецификой работы комплекса: низкий расход металла в единицу времени и требование точного поддержания уровня расплава в лотке. Предложено производить дозирование расплава путем его выдавливания из лотка поршнем.
Произведен расчет технологических параметров работы раздаточной печи: производительности установки и размеров лотка, так же рассчитаны параметры лотка, обеспечивающие получения нужных диаметров слитка и не требующих частого подливания новой порции жидкого металла.
Предложена раздаточная печь увеличенной емкости и рассчитаны ее технологические параметры, обеспечивающая литье слитка диаметром 9 и 12 мм в течении 188 и 83 мин соответственно на одной заливке расплава в печь.
Рассчитанные параметры (геометрия) увеличенной печи в дальнейшем могут быть применены при модернизации плавильно¬литейного комплекса.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
