Термодинамический анализ литейных титановых сплавов – основа информационного обеспечения при разработке оптимальной литейной технологии

Abstract

В работе обоснована необходимость системного формирования интеллектуальных связей для интеграции в единый комплекс ныне разрозненных программных продуктов по технологическому анализу геометрии отливок, термодинамическому моделированию свойств титановых сплавов, расчету теплофизических характеристик формовочных смесей с целью сопряженной реализации совокупности моделирующих процедур и диагностики литейных процессов. При отсутствии подобного интегрированного программного комплекса компьютерный анализ результатов моделирования при существующей практике изготовления изделий демонстрирует (на примере распределения усадочных дефектов в ответственной отливке из сплава ТЛ3) необходимость радикального совершенствования средств технологического проектирования. Одним из узловых компонентов формируемой в перспективе «цифровой технологии» является термодинамическое моделирование равновесных фазовых превращений, позволяющее рассчитывать показатели физико-химических, термодинамических, теплофизических и литейных параметров титановых сплавов и их эволюцию в температурном интервале кристаллизации. На основе термодинамического моделирования, аппарата планирования экспериментов и опыта проведенного статистического анализа разработана методика формирования моделей для оценки равновесных параметров, используемых при моделировании литейных процессов, и показана возможность ее применения к различным литейным титановым сплавам. Для нормативной композиции сплава ТЛ3 получена многофакторная система уравнений, отражающая степень влияния компонентов на колебания комплекса характеристик сплава, определяющих развитие ряда литейных дефектов. Описаны возможности использования полученных моделей для сплава ТЛ3 и методики их получения для применения в системах компьютерного моделирования с целью повышения адекватности и точности получаемых результатов.