Разработка инженерного метода дизайн-проектирования подвесов колоколов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 17.00.06, кандидат технических наук Пономарев, Алексей Алексеевич

• Пономарев, Алексей Алексеевич
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Пономарев, Алексей Алексеевич

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. ВЫБОР ОБЪЕКТА, ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕЛИ И

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 .Ретроспективный обзор подвесов колоколов

1.2. Анализ ремонтных подвесов колоколов

1.3. Маточник - центральная часть подвеса колокола

1.4. Анализ форм дуг в подвесах колоколов

1.5. Роль орнаментации в дизайне подвесов колоколов

1.6. Гипотеза развития дизайна подвеса колокола

1.7. Резюме

1.8. Выводы по первой главе

2. МЕТОДИКА ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ КОЛОКОЛОВ

2.1. Создание ЗБ модели колокола с подвесом и элементами литниково-питающей системы

2.2. Построение расчётной сетки

2.3. Моделирование процесса затвердевания колокола с помощью модулей СКМ ЛП «ПолигонСофт». Представление результатов моделирования

2.4. Разновидности пористости, используемые в системе моделирования литейных процессов «ПолигонСофт»

2.5. Пополнение базы данных сплавов СКМ ЛП «ПолигонСофт» колокольной бронзой Бр020

2.6. Выводы по второй главе

3. ОБОСНОВАНИЕ ГИПОТЕЗЫ ЭВОЛЮЦИИ ДИЗАЙНА ПОДВЕСА КОЛОКОЛА МЕТОДАМИ ЧИСЛЕННОГО

МОДЕЛИРОВАНИЯ

3.1. Моделирование процесса затвердевания на наличие

пористости в петлеобразном подвесе колокольчика «Древний Иран»

3.2. Моделирование процесса затвердевания на наличие

пористости в кольцеобразном подвесе колокольчика «Вавилон»

3.3. Моделирование процесса затвердевания на наличие пористости

в подвесе в форме двойной петли «Европейского колокола»

3.4. Моделирование процесса затвердевания на наличие пористости в сложном петлеобразном подвесе «Колокольчика с плоским верхом»

3.5. Моделирование процесса затвердевания на наличие пористости в удлиненном петлеобразном подвесе Русского колокола

«Безымянный» XII века

3.6. Моделирование процесса затвердевания на наличие пористости в массивном кольцеобразном подвесе с парными дугами немецкого траурного колокола из Аусбурга

3.7. Моделирование процесса затвердевания на наличие пористости

в подвесе в форме «классической короны» русского колокола

3.8. Анализ других видов литниково-питающих систем

3.9. Параметры характерных представителей колоколов

с подвесами, используемые для численного моделирования

ЗЛО. Выводы по третьей главе

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕТОДИКА ПО ВЫЯВЛЕНИЮ УСАДОЧНЫХ ДЕФЕКТОВ В ПОДВЕСЕ И ТЕЛЕ КОЛОКОЛА

4.1. Исследование причин возникновения и места расположения дефектов в подвесе и теле колокола

4.2. Технология изготовления песчаной вставки для подвеса экспериментального колокола

4.3. Формовка экспериментального колокола

4.4. Плавка необходимой порции металла и заливка

4.5. Визуальный контроль готовых отливок экспериментальных колоколов из алюминиевых сплавов

4.6. Применение неразрушающего метода контроля по выявлению усадочных дефектов в подвесе и теле колокола

4.7. Выводы по четвертой главе

5. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ПО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЮ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ДЕФЕКТОВ

В ПОДВЕСЕ И ТЕЛЕ КОЛОКОЛА

5.1. Использование программы расчёта объёма суммарной усадочной пористости

5.2. Работа с программой расчёта объёма суммарной

усадочной пористости

5.3. Нахождение геометрических параметров и конфигурации

подвеса колокола, обеспечивающих бездефектность отливки

5.4. Подготовка факторного эксперимента

5.5. Обработка результатов факторного эксперимента

5.6. Построение графиков факторного эксперимента

5.7. Зависимости величины усадки реализуемой

в воронке и колоколе, от геометрических параметров подвеса

5.8. Выводы по пятой главе

6. ИНЖЕНЕРНЫЙ МЕТОД ДИЗАЙН-ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПОДВЕСОВ КОЛОКОЛОВ

6.1. Дизайн-проектирование подвесов колоколов

6.2. Выводы по шестой главе

Заключение

Список используемой литературы

Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка инженерного метода дизайн-проектирования подвесов колоколов»

ВВЕДЕНИЕ

Колокол является уникальным объектом культурной деятельности человека, представленным во всех исторических периодах и культурных ареолах. В современной исторической хронотипологии можно проследить изменения формы колоколов, их размеров и функциональных свойств. Сейчас колокол воспринимается как музыкальный инструмент, научный интерес к которому непрерывно возрастает. Исследованием колокольной тематики занимались историки - Бондаренко А.Ф. [12; 13; 14; 15; 16], искусствоведы - Шашкина Т.Б. [78; 79], техники - Нюнин Б.Н. [60], Пирайнен В.Ю. [63] ученые - Рубцов H.H. [69] и др. Широкий спектр изучаемых вопросов свидетельствует о многогранности функциональных свойств колокола, постоянном развитии его конструкции, технологии изготовления и эстетических качествах. В настоящей работе приводятся результаты исследования взаимовлияния перечисленных качеств колокола, обобщён многовековой опыт литейщиков и разработан инженерный метод проектирования подвеса колокола, обеспечивающий получение колокола и самого подвеса без усадочных дефектов.

При проектировании современных колоколов используются сложные методы математического моделирования, имеющие ограниченное распространение. Вместе с тем, в России работает много небольших колокололитейных предприятий, занятых разработкой и созданием новых колоколов. Настоящая работа направлена на оказание помощи техническому персоналу таких предприятий в принятии правильных конструктивных решений, предотвращающих образование усадочных дефектов в теле колокола и подвесе. Исследования в направлении совершенствования конструкции, технологии и эстетичности колокола являются актуальными, так как позволяют глубже понять особенности развития дизайна и функций, выполняемых подвесом колокола.

Объект и предмет исследования

Объектом исследования является подвес колокола, как продукт дизайнерской и инженерной мысли, вобравший в себя конструктивные, технологические и эстетические функции.

Предметом исследования являются закономерности изменения формы подвеса колокола, учитывающие особенности усадочных явлений при литье.

Цель работы - создание инженерного метода дизайн-проектирования подвесов колоколов, использование которого снижает образование усадочных дефектов в теле колокола и самом подвесе.

Для достижения цели в работе поставлены следующие задачи:

1. Выполнить ретроспективный анализ эволюции формы подвеса колоколов с использованием исторических данных.

2. Выявить степень влияния конструктивных, технологических и эстетических факторов на форму подвесов колоколов.

3. Методом математического моделирования исследовать влияние формы подвеса на количество усадочных дефектов в теле колокола.

4. Для системы компьютерного моделирования литейных процессов «ПолигонСофт» разработать программу расчёта объёма усадочных дефектов в теле колокола.

5. Разработать инженерный метод дизайн-проектирования подвесов колоколов.

Экспериментальная база

Математическое моделирование затвердевания выполнялось с использованием программных продуктов: Unigraphics NX, СКМ ЛП PROCAST, СКМ ЛП «ПолигонСофт». При анализе форм подвесов колоколов использовались методы фото- и видеосъёмки. Адекватность расчётов проверялась натурными экспериментами и методами рентгенографии. Экспериментальные результаты подвергались статистической обработке с помощью программы Excel.

Научная новизна работы

Новизна научной идеи состоит в разработке гипотезы эволюции подвеса колокола и её проверке с помощью численного моделирования процессов затвердевания.

1. Разработана гипотеза эволюции подвесов колоколов, учитывающая влияние конструктивных, технологических и эстетических факторов, достоверность которой обоснована методами численного моделирования процессов затвердевания.

2. Показано последовательное возрастание влияния эстетического, конструктивного и технологического факторов на эволюцию подвеса. Установлено, что возрастание влияния эстетического фактора происходило с III в., конструктивного с IX в., технологического с XI в. н.э.; максимального влияния факторы достигли в XVI - XVII веках н.э., и это выразилось в создании совершенного дизайна подвеса в виде «классической короны».

3. Установлено, что в дизайне подвеса колокола конструктивную функцию выполняет совокупность дугообразных элементов и «маточника». Показано, что маточник выполняет также технологическую функцию, а дугообразные элементы - эстетическую.

4. Установлено влияние дизайна элементов подвеса на величину суммарного объёма усадочных дефектов, посредством варьирования геометрических параметров.

Практическая значимость работы

1. Разработан инженерный метод дизайн-проектирования подвесов колоколов, позволяющий определять геометрические параметры подвесов и предотвращать образование усадочных дефектов в теле колокола и самом подвесе.

2. Разработана «Программа расчёта объёма суммарной усадочной пористости», которая позволяет определять суммарный объём пустот заданного интервала пористости в выделенном объёме на виртуальной модели.

3. Выявлены параметры дизайна элементов подвеса колокола, обеспечивающие его необходимую прочность и предотвращение образования усадочных дефектов. Апробация работы

Материалы диссертации доложены на международных и всероссийских конференциях: «Технология художественной обработки материалов» (Москва, МГГУ, 2010); «Автомобиле и Тракторостроение в России: Приоритеты развития и подготовка кадров» (Москва, МГТУ «МАМИ», 2010, 2012); «Информатика и технология» Факультет «Технологическая информатика» (Москва, МГУПИ, 2012); «Технологии художественной обработки материалов» (Ижевск, ИжГТУ имени М.Т. Калашникова, 2012); «Применение прогрессивных технологий и оборудования в промышленном и художественном литье» посвященной 70-летию кафедры «МиТЛП» и 110-летию со дня рождения П.Н. Аксёнова (Москва, Университет машиностроения, 2012).

Работа выполнялась в рамках НИР ЕЗН «Разработка научных основ выбора оптимальных технологических решений в машиностроении» тема 4.6: «Создание научно-обоснованных методов: проектирования, технологических процессов литья и термообработки колоколов с заданными акустическими свойствами» (Университет машиностроения, 2011г.).

Автор в составе творческого коллектива отмечен дипломом первой степени за проект «Комплексный метод проектирования, литья и термообработки колоколов с заданными акустическими свойствами» на XVI Московском международном Салоне изобретений и инновационных технологий «АРХИМЕД» Москва 2013г. (см. приложение 2, стр. 160).

Основные результаты диссертации опубликованы в 12 научных работах, в том числе три статьи в изданиях по перечню ВАК Министерства образования и науки РФ.

Личный вклад автора состоит в разработке гипотезы эволюции формы подвеса колокола; адаптации численного моделирования для подтверждения

гипотезы эволюции формы подвеса колоколов; участии в составе коллектива в создании программы расчёта объёма суммарной усадочной пористости с использованием файла результатов моделирования затвердевания СКМ ЛП «ПолигонСофт»; обобщении теоретических и экспериментальных данных. При этом автор участвовал в постановке задачи, проведении численного моделирования, получении отливок колоколов, разработке экспериментальной методики по выявлению и предупреждению образования усадочных дефектов в подвесе и теле колокола, обработке и анализе результатов, участвовал во внедрении разработок.

Структура и объём диссертации

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и приложений, изложена на 161 страницах, содержит 121 рисунков, 4 таблицы, приложений и библиографию из 85 наименований.

Работа выполнена в Московском Государственном машиностроительном университете (МАМИ) на кафедре «Машины и технология литейного производства им. П.Н. Аксёнова», на которой автор работает в должности старшего преподавателя.

На защиту выносятся следующие результаты

1. Гипотеза эволюции дизайна подвеса колоколов, учитывающая влияние конструктивных, технологических и эстетических факторов.

2. Результаты численного моделирования по исследованию влияния дизайна подвеса на образование усадочных дефектов в теле колокола и самом подвесе.

3. Метод дизайн-проектирования подвесов колоколов, позволяющий определять их геометрические параметры.

Колокол состоит из «губы», «полей» и «вала», «главы», «сковороды», «короны», а так же била. Рассмотрим составные части колокола по отдельности (рис. 1.1):

Снизу тела колокола расположена «губа» 1, которая граничит с «валом» и отделена «пояском». Выше «губы» располагается следующая часть тела колокола - «вал» 2, затем следуют «поля» 3, отделенные от «вала» сложным трехуровневым пояском.

Следующими обязательными элементами колокола являются: «глава» 4, состоящая из плечей, верхнего и нижнего яруса поясков. Между поясками создатели колокола размещают надпись. Вверху верхних и нижних поясков могут размещаться изображения Сил Небесных или другие украшения. Затем следует «сковорода» 5 - верхняя часть тела колокола - круглое основание короны.

На сковороде располагается подвес в форме «короны», который состоит из «ушей» (дужек) 6, их может быть как четыре, шесть, так и восемь, в зависимости от массы и габаритов колокола, и «маточника» 7 - в основном в форме усеченной пирамиды (до XVII века, встречаются примеры, когда «маточник» имел форму петли) с отверстием в верхней части.

Старинные термины, которые применялись для обозначения частей колокола, использовались литейными мастерами прошлых лет, мы предполагаем, что в настоящее время использование этих старинных терминов не получило популярности у современных мастеров. Хотя преемственность терминологии старинных обозначений нельзя исключать.

Как правило, русские колокола имеют подвес, представляющий из себя «маточник», т.е. массивную центральную часть подвеса с шестью дужками: двумя парными и двумя одинарными. Похожие подвесы колоколов встречаются на колоколах массой от 8 килограмм до 32 тонн. Примером служат массивные колокола Московского Кремля: Большой Успенский колокол и Царь-колокол имеют подвесы, состоящие из центральной части подвеса и восьми дуг. [43].

действующий траурный колокол из базилики Св. Ульриха (St. Ulrich) в Аугсбурге, Бавария. Он был изготовлен в XIII в. н.э. бенедиктинскими монахами. Колокол является старейшим колоколом аугсбургской Епархии после колоколов «Теофилуса». Вес колокола составляет 257 кг, его диаметр -630 мм и высота с короной - 870 мм. Несмотря на большой возраст и историческую ценность этого экземпляра, в период второй мировой войны он был подготовлен для переплавки на нужды армии. К счастью, колокол сохранился до наших дней, простояв нелёгкое время на «кладбище колоколов» Гамбургской гавани в Германии.

Рисунок 1.14. Европейский траурный колокол XIII в. н.э. Аугсбург, Бавария

Германия [3]

«Маточник» в форме петли служил, как известно, для перемещения колокола из литейной ямьг на площадку перед местом установки колокола и, в свою очередь, служил для облегчения монтажа колокола на балке колокольни.

Следует обратить внимание на некоторую разновидность «маточника» в виде петли. На рис. 1.15 представлен подвес, основание которого имеет плавный переход на поверхность верхней части тела колокола в виде усилителей по форме напоминающих ребра, которые, как не трудно догадаться, служат для увеличения прочностных качеств подвеса колокола, так как масса колокола составляет около тонны.

Рисунок 1.15. Русский прорезной колокол XVII в. н.э. Москва. Находится в музее-экспозиции «Коломенское» (фото автора) Скорее всего можно предположить, что из-за присутствия литейных дефектов и случаев отрывов частей подвесов, литейщики того времени, сами того не зная, преобразовали дизайн подвеса. Этот дизайн обеспечивал не только монтажную функцию из-за наличия в подвесе отверстия, но и являлся связующим звеном для присоединения к нему дугообразных элементов (дуг) подвеса, а также подвес выполнял функцию литниково-питающей системы и служил для подвода жидкого металла к телу колокола.

Примерно с середины XVI в. н.э. форма центральной части подвеса претерпевала видоизменения, и петля постепенно превращалась в подобие параллелограмма или параллелепипеда.

Рисунок 1.16. Русский колокол XVI в. н.э. Мастер Юрий Ульянов, Псков.

Находится в экспозиции музея-заповедника «Коломенское» (фото автора) На рисунках 1.16 [1] и 1.17 [1] представлены примеры центральной части подвеса в виде параллелепипеда одного небольшого зазвонного колокола (рис. 1.16) и крупного колокола (рис. 1.17) со значительным весом, порядка нескольких тонн [10, 11, 23, 24].

Рисунок 1.17. Русский колокол XVI в. н.э. Находиться около собора

Св. Софии в Новгороде Великом [1] В процессе совершенствования и отлаживания технологии литья колоколов наблюдается апогей развития отрасли, и к XVII в. н.э. можно определить общепринятый и устоявшийся дизайн подвеса, который представляет собой центральную часть подвеса в виде усечённой пирамиды и присоединенных парных дуг, которых может быть 2, 4, 6, 8. На рис. 1.18, а и 1.18, б показаны примеры 4-х дужкового подвеса [31, 72], а на рис. 1.18, в [43] представлен пример 6-ти дужкового подвеса. [61, 73].

а) б) в)

Рисунок 1.18. Русские колокола а - Троицкий монастырь в Белгороде XVII в. н.э. (фото автора) б - Завод братьев Самгиных в Москве XIX век [43] в - Мастера - иноки Сергий и Паисий. Находится в музее истории Москвы

[43]

Интересным фактом является то, что появление центральной части подвеса, получившего название «маточник», изначально пошло по пути

формы петли, а не центрального стержня. Хотя примеры использования центрального стержня в конструкции подвеса существуют: колокол XIX в. н.э. (рис. 1.19)[56]. Его размеры не значительны, следовательно, можно говорить не только об увеличении конструктивной прочности подвеса, но и об эстетическом совершенствовании формообразования и дизайна подвеса

1 V № £ 4" чг.: : 1м

Рисунок 1.19. Европейский колокол XIX в. н.э. Германия [56] Можно сделать вывод, формирование в подвесе колокола центральной части, «маточника», связано не только с увеличением прочностных характеристик подвеса, но и с его функцией как части литниково-питающей системы. Её функция очень важна, так как из-за своих значительных размеров подвес обеспечивает компенсацию усадочных явлений и предотвращает образование литейных дефектов в подвесе и теле колокола. 1.4. Анализ форм дуг в подвесах колоколов.

Подвес кроме центральной массивной части имеет элементы, а именно дуги, которые служат в качестве усиливающих элементов подвеса, но и закрепление колокола осуществляется за них. В основном на подвесах колоколов имеются парные дуги. На рис. 1.20 [43; 16; 35-37] дуги имеют небольшой размер, а центральная часть подвеса выполнена в виде массивной петли. Сама же форма дужек претерпевала некоторые метаморфозы и от небольшого размера постепенно изменялась по пути увеличения размеров и пропорций, что хорошо видно на рис. 1.21 [1; 35] и рис. 1.22 [53].

дуг, например на рис. 1.24 [1] показан пример незначительного усовершенствования поверхности дуг. Эти примеры могут содержать и незначительный рельеф, как на рис. 1.24, но и иметь литые элементы, выполненные воедино с дугами колокола (рис. 1.25).

Рисунок 1.24. Корона колокола XVI в. н.э. Мастера Василий Иванов и Афанасий Панкратьев. Постамент возле звонницы собора Св. Софии в

Новгороде Великом [1] Приведены примеры оформления дужек либо орнаментальным рельефом (рис. 1.24) [58] либо фигурами в виде человеческих масок [80,81](рис. 1.26) [55].

Рисунок 1.25. Фрагмент венчального колокола «Иезуа» (550кг, диаметр 0,94м) Фрауэнкирхе, Дрезден, Германия [58]

Рисунок 1.26. Подвес старинного европейского колокола, находящегося в музее колоколов в Апольде в Германии [55] Русские мастера в XVII в. н.э. не отставали от своих европейских коллег по изысканности оформления подвеса колокола и его самого [28]. Примерно в тоже время появились знаменитые прорезные колокола, они

представлены на рис. 1.27 и 1.28. Но невозможно обойти своим вниманием колокол знаменитого русского мастера XVII в. н.э. Дмитрия Моторина. Он не только имеет фигурные прорези (полученные слесарной обработкой) на своём теле и необычный объёмный орнамент, но и его подвес изысканного дизайна, состоящий из «маточника», выполненного в виде головы человека, с присоединенными к нему двумя дугами, в форме голов мифических животных (птиц или драконов). При этом и само тело колокола имеет отлитый сложный барельеф и орнамент, который свидетельствует о высшем достижении в формообразовании и дизайне колоколов мастеров XVII в. н.э [82].

Рисунок 1.27. Колокол. 1648 год из Крестовоздвиженской церкви села Красного под Москвой. Находится в экспозиции музея-заповедника

«Коломенское» (фото автора)

Рисунок 1.28. Колокол. 1687 год. Мастер Дмитрий Моторин. Находится в музее-заповеднике «Коломенское» (фото автора) С развитием литейных технологий, начиная с XVII века, литейщики изготавливали колокола сложных форм тела колокола и форм подвеса.

Высшим достижением российского литейного искусства можно считать появление Царь-колокола (рис. 1.29).

з

Рисунок 1.29. Царь-колокол 1735г. Московский Кремль, Москва [64] Царь-колокол имеет сложный дизайн подвеса, состоящий из самой «классической короны» 1, водруженной не неё державы 2 и венчающий сверху крест 3. По составным частям подвеса можно понять происхождение названия (Царь - колокол) самого крупного отлитого колокола в мире. Отливка колокола произошла в 1735 году, а чеканные работы по оформлению колокола проводились вплоть до 1737 года. Для отливки было расплавлено 250 тонн металла, а вес же самой отливки составлял около 202 тонн. 29 мая 1737 года произошел пожар, в результате которого на колокол упала кровля литейного амбара [4; 5; 8; 12; 13; 14; 20; 34; 52]. Тушение огня производили водой, из-за попадания воды на горячую отливку колокола образовались трещины. Отколовшийся кусок весом 11,5 тонн стал результатом наличия в теле колокола литейных дефектов, таких как раковины, пористость или другие несплошности.

Этот пример служит нам ярким подтверждением, актуальности проблематики получения бездефектной отливки колокола, которую необходимо решить современными методами по проектированию конструкций подвесов колоколов, обеспечивающих получение плотной отливки, не пораженной литейными дефектами.

Нами предложена рабочая гипотеза развития дизайна подвеса

колокола на основе ретроспективного анализа самых ярких представителей колоколов мира. Эта гипотеза является отправной точкой, от которой можно отталкиваться и объяснить тенденции изменения формы подвеса колокола, обеспечивающего отсутствие усадочных дефектов 1.6. Гипотеза развития дизайна подвеса колокола.

Анализ эволюции дизайна [7; 21] подвесов колоколов показал, что главной причиной формоизменения являлось увеличение размера колоколов. Формоизменение происходило в значительной степени в результате накопления эмпирического опыта литья и эксплуатации, изменения условий закрепления колокола и трудностей, возникающих при подъёме и монтаже больших колоколов. Важным моментом является то обстоятельство, что подвес на стадии изготовления выполняет роль литниковой системы, и призван обеспечивать предотвращение усадочных дефектов в теле колокола и месте крепления самого подвеса. Положительные технические и эстетические достижения, реализованные на лучших образцах литейного искусства, постепенно становились понятными, а затем общепринятыми, так как применялись другими мастерами. В результате такого процесса улучшался дизайн подвеса, достигнув своего совершенства, который получил название «корона».

Дошедшие до нашего времени образцы древних колоколов имеют небольшие размеры и массу, и использовались в ошейниках домашних животных. Функциональное назначение колокола объясняет изготовление подвеса в виде широкой петли, удобной для крепления на ошейнике, рисунок 1.30.

Предположительно форма подвеса была связана с технологией изготовления колоколов того времени. Череда веков скрыла от нас параметры технологии, особенности конструкции литейной формы, но бесспорным остаётся факт, что основу технологии составлял способ литья по выплавляемым моделям [62]. В данном способе модель колокола изготавливали из воска или другого легкоплавкого материала, вокруг модели

изготавливали литейную форму, после чего модель выплавляли, а в форме оставалось полость для заливки металла. Естественным при этой технологии было получение подвеса в виде широкой петли. Для этого литейщик раскатывал жгут, придавал ему форму части тора и прикреплял к модели тела колокола. Древние колокола имели небольшую массу, вследствие чего такой вид подвеса обеспечивал их надежное удержание.

а) б)

Рисунок 1.30. Подвес колокола в виде широкой петли ¿7-30 модель колокола, б - колокол Древний Иран IV в. до н.э. [18] Увеличение веса и размера колокола потребовало повышения прочности самого подвеса и его крепления к колоколу. Подвес приобретает форму кольцеобразной петли, рисунок 1.31. Визуально соотношение размеров такого подвеса по отношению к колоколу указывает на его достаточную прочность. Р1нтуитивная оценка формы подвеса, его гармоничное соответствие размерам колокола, по-видимому, являлись определяющими для древних мастеров. Размеры подвеса на стадии литья обеспечивали надёжное питание отливки и предотвращали образование усадочных дефектов. Сама же форма подвеса была довольно простой, но гармоничной, не нарушающей целостного впечатления от общей формы

а) б)

Рисунок 1.31. Кольцеобразный подвес колокола

¿7-30 модель колокола, б - колокол Древний Вавилон. IX-VIII вв. до

н.э. [66]

С течением времени менялась технология изготовления колоколов; появилась потребность в увеличении их размеров и массы. При этом к подвесу предъявляются требования по прочности, достаточной для удержания тяжелого колокола. Известны случаи отрыва колоколов от подвеса по причине усадочных дефектов в подвесе или недостаточной прочности. Естественным ответом мастеров было увеличение размеров кольцеобразной петли в основном за счёт поперечного сечения. Увеличение сечения предполагает увеличение диаметра кольца, что негармонично, поэтому подвес приобретает удлиненную форму с двумя ножками, которые присоединены к верхней части тела колокола. В ряде случаев эти ножки разводили в стороны, обеспечивая большую прочность крепления подвеса к колоколу. При этом вид удлиненного подвеса обусловлен не только увеличением габаритов и массы колоколов, но и эстетическими соображениями - гармоничностью дизайна подвеса, который воплощал в металле мастер колокололитейного дела.

Важно заметить, что на этой стадии эволюции в подвесе появился короткий вертикальный ход, обеспечивающий питание колокола на стадии затвердевания. Технологическая функция этого элемента в дальнейшем будет возрастать, а роль основной петли в совокупности с ним угасать.

б)

Рисунок 1.32 Удлиненный кольцеобразный подвес колокола а - ЗБ модель колокола, 6 - Русский колокол "Безымянный" XII век [43] Интересным фактом является то, что появление центральной части подвеса, получившей впоследствии название «маточник», было сложным

процессом, в котором её технологическая роль прослеживалась постепенно. Приоритетным было увеличение конструктивной прочности подвеса, соответствующей размерам колокола и его массе. Конструктивную прочность увеличивали за счёт присоединения дополнительных элементов -дуг, соединяющих видоизменённую петлю с телом колокола. На рис. 1.33 показан такой подвес, состоящий из центральной массивной вытянутой петли и четырёх присоединенных к ней дуг.

Рисунок 1.33. Массивный петлеобразный подвес с 4-мя дугами а - 30 модель колокола, б - Европейский траурный колокол XIII в. н.э.

Аугсбург, Германия [3] Усиление и усложнение конструкции подвеса, скорее всего, связано со случаями их отрыва, вызванными наличием усадочных дефектов, особенно в месте присоединения подвеса к колоколу. Для устранения усадочных дефектов увеличивали сечение литников, но поскольку литниками были элементы подвеса, то внимание литейщиков останавливалось на центральном элементе, обеспечивающем надёжную доставку жидкой фазы от чаши к телу колокола. Таким образом, происходит конструктивное и функциональное оформление центрального элемента подвеса колокола.

Примерно с середины XVI в. н.э. форма центральной части подвеса претерпевала изменения, и петля постепенно превращалась в подобие параллелепипеда. В процессе совершенствования технологии литья колоколов наблюдается апогей развития отрасли, и к XVII в. н.э. можно определить общепринятый и устоявшийся дизайн подвеса (Рис. 1.34),

который представляет собой центральную часть в виде усечённой пирамиды и примыкающих к ней парных дуг, число которых может достигать восьми.

а) б)

Рисунок 1.34. Классическая форма подвеса, состоящая из центральной

части подвеса («маточника») и 6-ти дуг а - ЗЭ модель колокола, б - Русский колокол патриарха Никона XVII

век н.э. [43, 44]

При этом хорошо видно, что сначала центральная часть подвеса имела отверстие (рис. 1.34, а позиция 1). Отверстие (рис. 1.34, а позиция 1) на «маточнике» сохранилась скорее в силу традиций, как дополнительное. Функцию удержания колокола в такой конструкции подвеса у неё с успехом выполняли дуги. Вскоре отверстие в «маточнике» (рис. 1.35) пропадает, что делает его работу в качестве прибыли более надежной. Конфигурация дуг в процессе эволюции приобрела характерную форму. Дуги имеют характерный изгиб в верхней части, уплощенную форму и отделку по рёбрам. Всё это придаёт им эстетичный вид и является следствием дизайнерских усилий.

Просматривается тенденция сохранения сложившейся формы подвеса, которою используют производители колоколов до сих пор. Можно с уверенностью утверждать, что главной причиной этого является обеспечение данным дизайном подвеса получение колоколов без усадочных дефектов. Подвес рассматриваемой формы имеет центральную часть - «маточник», который не только является элементом, соединяющим дуги, но и выполняет роль прибыли в процессе затвердевания отливки, и по мере остывания её он подпитывает тело колокола, из-за своего значительного поперечного сечения.

Кроме того, отточенная форма дуг придаёт подвесу изысканную форму, напоминающую корону, которая является логическим завершением общей композиции колокола. Конструкция подвеса допускает применение элементов отделки, придающих законченность общей композиции колокола.

а) б) в)

Рисунок 1.35. Классическая форма подвеса, состоящая из центральной части подвеса («маточника») и 6-ти дугообразных элементов (дуг) а - ЗБ модель колокола, б - Русский колокол XIX век н.э. [61] в - Русский церковный колокол XXI в. н.э. [53] Поэтому подвес колокола в виде короны можно считать результатом дизайнерского подхода к поиску и нахождению оптимальной формы подвеса колокола, удовлетворяющего не только эстетические предпочтения, но и обеспечивающего конструктивную прочность подвеса, который держит на себе весь значительный вес колокола, который достигает в некоторых случаях сотен тонн (см. приложение 3, стр. 161).

Главной причиной сохранения сложившейся формы подвеса, которою используют производители колоколов до сих пор, является обеспечение надёжного питания колокола в процессе затвердевания и предотвращения в нем усадочных дефектов. Это достигается за счёт удачного расположения элементов литни ко во-питающей системы и их конфигурации. «Маточник», расположенный между чашей и колоколом, в процессе заливки играет роль толстого питателя. Окружающая его часть литейной формы сильно прогревается, что приводит к затвердеванию «маточника» в последнюю очередь.

Подвесы колоколов можно классифицировать на простой подвес в виде одинарной петли, который существовал в период от VIII в. до н.э. до VIII в. н.э., в виде двойной петли (с IX по XI в. н.э.), в виде сложной петли (колокол «Теофилуса»), существовал с XI по XII в. н. э. С появлением подвеса в виде массивной петли наблюдается появление центральной массивной части подвеса («маточника») (с XII по XVI в. н.э.) (рис. 1.36). Из рисунка видно, что видоизменение формы подвеса колокола напрямую связано с весовыми характеристиками колокола (колокольчика), хотя не стоит забывать, что в настоящее время колокольные предприятия используют колокол с русским профилем и подвесом в виде «классической короны» независимо от веса колокола (от 2кг до десятков тонн). По нашим предположениям это связано с устоявшейся традицией и канонами по изготовлению церковных и сувенирных колоколов [42].

Эволюция дизайна подвеса колокола представляла собой сложный дизайнерский процесс, в ходе которого возрастала роль эстетического, конструкторского и технологического факторов (рис. 1.36).

Подвес постепенно эволюционировал, его усложнение шло по пути усовершенствования петлеобразного подвеса, который не только видоизменялся, но модернизировался путем присоединения усиливающих элементов - дужек. Результатом этого процесса является совершенная форма подвеса в виде «короны».

В результате проведенного ретроспективного анализа подвесов колоколов установлено, что доля влияния эстетических, конструктивных, технологических факторов в процессе эволюции возрастало, причём возрастание влияния факторов происходило последовательно: с III века эстетического; с IX века конструктивного; с XI века технологического. Факторы достигли максимального влияния в XVI - XVII веках н.э.

г U>0 | SU«a fb-. I*L3*» ar •елке аССзгг

Петле азЕэслгсая Uten nrfnai lüKXXKIX

* г

f П]»»». »«■ vm vr | г П- | тп IT | • i zo пылi-c ip» ar | т v" | | vm | тг- yv |

Рисунок 1.36. Зависимости влияния факторов на дизайн подвеса колокола (м - малое влияние, с - среднее влияние, б - большое влияние)

1.7. Резюме.

Обобщив, весь вышеизложенный материал можно составить одну диаграмму, показывающую датирование самых крупных колоколов мира, и один рисунок, описывающий на исторических примерах, как изменялся дизайн подвеса колокола на протяжении прошлых тысячелетий.

Как известно, старинные колокола имели небольшой размер и массу, форма подвеса представляла собой вид петли или тора, такой подвес обеспечивал удержание колокола на месте крепления. Начиная с XIV века колокольные мастера всего мира соревновались между собой в способности отливать крупные колокола (самый крупный известный колокол - это «Царь колокол» массой более 200тонн). Рисунок 1.37, приведенный ниже, показывает, что в Европейских странах самый большой колокол весил 30 тонн, а в Азиатских странах и России 164 и 200 тонн соответственно, что следует признать вынужденной мерой, характеризующей особенность техники колокольного звона, который осуществлялся за счет раскачки всего колокола, а не языка, как в России. Поэтому европейские колокола не могли быть самыми крупными и тяжелыми.

Сравнительный анализ самых крупных представителей колоколов Азии, Европы и России

Год

Рисунок 1.37. Сравнительный анализ самых крупных колоколов мира

На диаграмме хорошо видно, что в некотором промежутке имеется отсутствие данных по производству колоколов с большим весом. По нашим предположениям, это объясняется отсутствием сохранившихся до наших дней экземпляров колоколов и информации по их характеристикам. А также не стоит сбрасывать со счетов период средневековой разобщенности и различные войны на территории Европейских стран. В другой исторический период, характеризующий первую и вторую мировые войны, шло повальное переплавление колоколов на нужды армии, что пагубно сказалось не только на производстве новых колоколов, но и ознаменовалось потерей многих исторически ценных экземпляров прошлого.

В представленном рисунке 1.38 показана сравнительная хронология мировой истории колокололитейного дела. По хронологии можно судить о многообразии различных вариаций дизайна подвесов колоколов и колокольчиков, каждый автор - мастер литейщик мог изготавливать подвесы

различных эстетических пропорций и форм. Хорошо видно, что имеется исторический период, в котором отсутствуют данные по колокольчикам Древнего мира, а именно с XXV в. до X в. до н.э. это объясняется отсутствием сохранившихся до наших дней колоколов и колокольчиков Древнего мира, поскольку прошло 3,5 тысячелетия, а металл из которого изготавливаются колокольчики имеет свойства окислятся и разрушаться. Можно предположить, что кроме самих экземпляров колокольчиков могла остаться информация и характеристики по ним, но исторические сведения, содержащиеся на бумажных носителях не выдержали испытание временем.

На сравнительной хронологии (рис. 1.38) видно, что до Рождества Христова присутствовали только колокольчики и бубенцы, имеющие небольшую массу, не достигшую 1 кг, при этом форма подвеса выполнена в виде торообразной петли. Начиная с III и до X века н.э. наблюдается петлеобразный подвес в виде двойной и сложной петли, масса колоколов при этом достигала 50-80 кг. Затем с XI века появляются примеры с подвесом в виде массивной петли, т.е. наблюдается зарождение центральной части подвеса («маточника»), к которому присоединены усиливающие элементы (дуги). С XII века подвес колокола мог иметь и сложный петлеобразный подвес и две пары пересекающихся дужек. Начиная с XVI века, литейщики пришли к устоявшемуся дизайну подвеса колокола - «классической короне» [38-41].

Нами предложенную гипотезу по изменению дизайна подвеса колокола необходимо подтвердить современными методами численного моделирования, чтобы показать, как влияет дизайн подвеса на образование усадочных дефектов в колоколе и подвесе. Мы предполагаем, что подвес колокола, через который происходит заливка литейной формы, является частью литниково-питающей системы и его размеры и форма непосредственно влияют на получение бездефектной отливки колокола в процессе затвердевания.

Сравнительная хронология колоколов мира

Время, века.

Древний Китай Древний Вавилон Новоассирийский XXX-XXV вв до н.э. IX-ViII вв до н.э. период, Нимруд. 11ачало бронз, литья [66] [56.57]

ДО Н.Э.

XVIII

XXII Первые христианские Клёпанный Корея VIII в. Европейский 1-е русские Европейский Европейский кол- Европейский Европейский Российский Царь- Английский

'XXIV колокола Св. Павлин колокольчик н.э. [32] бочкообразный кол-ки с плоек, колокольчик окол типа «улей» колокол типа колокол «готичес- колокол. XVIII колокол

Ноланский. Италия Германия колокол IX-X верхом X-XI XI-XI1 вв. «Теофилуса» XI- «сахарная голова» кон» формы XV в. в. н.э. [63] XIX в. н.э.

III-IV в. н.э.[18] VI в. н.э. [61] вв. н.э. [9] вв. н.э. [61,46] н.э. [61] XI! вв. н.э. [61] ХП-ХШ вв. н.э. [66] н.э. [18] [I8J

Рисунок 1.38. Сравнительная хронология колоколов мира

1.8. Выводы по первой главе.

1. Разработана гипотеза развития дизайна подвеса колокола, учитывающая влияние трех групп факторов (эстетические, конструктивные и технологические); показано, что развитие факторов шло с III века -эстетического; с IX века - конструктивного; с XI века - технологического. Факторы достигли максимального влияния в XVI - XVII веках н.э.; определены задачи по проверке гипотезы методами численного моделирования;

2. Выполнено обобщение различных форм подвесов колоколов, показано, что развитие дизайна происходило по пути усложнения петлеобразного подвеса, которое связано в основном с конструктивными факторами.

3. Выполнен умозрительный анализ влияния процессов затвердевания на дизайн подвеса колокола. Установлено, что в большинстве случаев подвес является элементом литниковой системы и его форма должна обеспечивать получение бездефектного колокола и самого подвеса.

4. Рассмотрены случаи выполнения ремонтных подвесов, указывающие на наличие литейных дефектов в теле литого подвеса.

5. Показано применение различных видов орнаментации подвесов колоколов, которое усиливает эстетическое восприятие самого подвеса и предъявляет более высокие требования к литейным технологиям получения литого подвеса.

6. Сформулирована научная идея диссертационной работы, заключающаяся в том, что бы методами численного моделирования процессов затвердевания обосновать гипотезу развития дизайна подвеса колокола.

2. МЕТОДИКА ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ КОЛОКОЛОВ.

В работе для проверки гипотезы эволюции дизайна подвеса колокола использовалась система компьютерного моделирования литейных процессов (СКМ ЛП) «ПолигонСофт», предназначенная для решения задач литейного производства и хорошо известная специалистам. Программа позволяет провести отладочную работу и доработку некоторых наиболее важных технологических параметров на компьютерной модели отливки, что сокращает время разработки и экономит денежные затраты.

При осуществлении выбора между системами компьютерного моделирования наш выбор сделан в пользу СКМ ЛП «ПолигонСофт», так как система обладает высокой вычислительной эффективностью и значительной достоверностью полученных результатов. Система «ПолигонСофт» моделирует несколько процессов: тепловые процессы при затвердевании отливки, образование макропористости и сконцентрированных усадочных раковин, образование микропористости или рассеянной пористости, гидродинамические процессы, происходящие при заливке, деформационные процессы отливок [83]. Еще система численного моделирования позволяет, рассчитывать для прогноза структуры любые «критерии качества»: ликвации, механические свойства и т.п.

Численное моделирование состояло из следующих этапов: создание 3D модели отливки колокола с элементами ЛПС, наложение и построение конечно элементной расчётной сетки, осуществление расчёта всеми необходимыми модулями СКМ ЛП «ПолигонСофт», анализ полученных результатов.

2.1. Создание 3D модели колокола с подвесом и элементами литниково-питающей системы.

Создание 3D модели отливки с элементами литниково-питающей системы проводилось с использованием CAD системы Unigraphics NX [63; 54](рис. 2.1.).

Все приведенные в данной главе иллюстрации относятся к колокольчику «Вавилон», датированному 1Х-УШ вв. н.э.

Как видно из рисунка 2.1 подготовленная ЗБ модель должна отвечать следующим условиям, на которые обращалось внимание для успешного и адекватного расчёта. Во-первых, использовался радиус сопряжения элементов ЗЭ модели в нужных местах (в нашем случае место соединения подвеса колокола и тела колокола), если его не использовать, то можно получить искаженную картину и неправильную траекторию расположения сетки во время наложения расчётной сетки. Во-вторых, не использовались слишком мелкие (непропорционально малые) составные части ЗБ модели, которые во время наложения сетки могут просто не отобразиться на полученной генератором сеточной модели. В-третьих, не выполнялись тонкие длинные грани, на которых возможно появление вырожденных (дефектных) конечных элементов при построении расчётной сетки. В-четвёртых, производилось разделение ЗБ модели на части для рационального построения сетки (уменьшение размера элементов для сгущения сетки в тонких стенках и увеличение размеров элементов в массивных частях ЗО модели).

2.2. Построение расчётной сетки.

Подавляющее большинство современных программных продуктов инженерного анализа, включая системы компьютерного моделирования и анализа литейных процессов, используют в своих расчетах метод конечных элементов. Расчеты проводятся на сетках конечных элементов, которые

Рисунок 2.1. ЗБ чертёж отливки с элементами ЛПС

имитируют ЗБ-модели реальных физических объектов. Сетка конечных элементов (СКЭ) создается по ЗБ-модели, спроектированной в CAD системе.

Метод конечных элементов позволяет использовать расчетные сетки различных типов: треугольные, четырехугольные и другие - поверхностные сетки для двумерных расчетов; тетраэдральные (4 вершины, 4 грани), гексаэдральные (8 вершин, 6 граней) и другие - объемные сетки для трехмерных расчетов.

Рассмотрим методику построения расчётных сеток, используемую в принятой методике моделирования. В нашем случае использовались треугольные поверхностные и тетраэдральные объемные сетки, так как применяемые программные системы компьютерного моделирования литейных процессов используют только данный тип СКЭ.

Расчетная сетка создается путем последовательного выполнения команд генерации сетки конечных элементов. Каждая выполняемая команда учитывает имеющиеся на ЗБ-модели узлы элементов, созданные ранее выполненными командами.

Результатом работы генератора сетки является, как правило, объемная сетка для передачи в системы анализа литейных процессов или поверхностная сетка, созданная по всем граням ЗБ-модели, для передачи во внешний генератор и создания в нем объемной сетки (в нашем случае получаем объёмную сетку на отливке и поверхностную на форме).

Построение расчетной сетки производится в приложении «Структурный анализ» системы Unigraphics.

Система Unigraphics обладает средствами, позволяющими построить сетку конечных элементов на основе существующей твердотельной геометрии. Прямо на твердотельной модели задавали местную и общую плотность сетки. Все выполненные построения ассоциативно связаны с моделью отливки, а потому при изменении параметров отливки могут меняться автоматически.

После того, как твердотельная модель, состоящая из конечных элементов, построена, выполняли передачу ее данных в указанное расчетное приложение, на рис. 2.2 показана ЗБ сетка отливки колокольчик «Вавилон» и поверхностная сетка литейной формы.

Рисунок 2.2. Сеточная модель формы в сборе с отливкой При разбиении сетки особое внимание обращали, на то, чтобы по толщине стенки отливки было не менее 3-х слоев тетраэдров. Это требование обеспечивает необходимую точность расчётов. На рис. 2.3 показана сетка в системе отливка - форма.

у- Толщина стенки отливки

¿атак. , ж 1 у :■ . - ■ Граница ппв^ркостного

- " СЛОЯ 0ТЛНВМ1

Рисунок 2.3. Разновидности конечно-элементной сетки При работе с сеточной моделью возникали трудности, связанные с получением точного сопряжения (соединения) узлов сетки. Это не всегда представлялось возможным, так как из-за сложной формы тела колокола генератор сетки не может повторить её и соединить прямыми линиями все узлы сетки отливки (рис. 2.4, поз. 1) с узлами формы (рис. 2.4, поз. 2). Это затруднение было преодолено за счёт генерации одной дополнительной Ш-сетки, которая имела «твердую связь», предусмотренную в меню команды.

Она связывает все наружные узлы тетраэдров отливки с граничащими с ними узлами тетраэдров формы, как показано на рис. 2.5 поз. 1. Данная операция выполнялась вручную после обнаружения отсутствия точного сопряжения узлов сетки отливки с узлами сетки формы.

* " - 4

Рисунок 2.4. Сопряжение СКЭ отливки и формы. 1 - узлы тетраэдров отливки. 2 - узлы тетраэдров формы

Рисунок 2.5. Нормальное сопряжение СКЭ отливки и формы. 1 -

дополнительная Ш-сетка Дальнейшая подготовка полученной сетки осуществлялась с помощью программы НурегХ^огкз [84]. Акан НурегШогкз - это известный сильный пакет анализа прочностных и динамических характеристик сеточных моделей. В работе использовался модуль НурегМеэЬ. Модуль выполняет быстрое и качественное разбиение исходной сеточной модели. Модуль программы может быть запущен в различных «средах» под различные решатели. На рис. 2.6 показан вид подготовленной сетки по «средам», первая среда - это отливка с элементами литниково-питающей системы, вторая - это форма и третья - это отдача тепла из воронки в окружающую среду.

Рисунок 2.6. Подготовка 3D сетки отливки и 2D сетки формы по средам Для расширения технологических возможностей СКМ ЛП «ПолигонСофт» использовали модуль MeshCast СКМ ЛП ProCAST. MeshCAST - это модуль, который позволяет подготовить расчетную сетку в необходимом формате *.mesh для непосредственного использования модулем (Предпропессор) программы СКМ ЛП «ПолигонСофт». В модуле MeshCAST создается как двухмерная, так и объемная расчетная сетка. Для обработки принимаются различные варианты геометрии из CAD-систем в форматах: IGES, STEP, Parasolid (х t), STL. А так же возможен импорт поверхностной сетки в форматах STL, Patran и некоторых других. На рис. 2.7а показан пример генерации 3D сетки отливки с ЛПС, а на рис. 2.76, форма с помещенной отливкой с элементами ЛПС в модуле MeshCAST.

После подготовки 3D и 2D сеток в системе Altair HyperWorks осуществлялось их импортирование в модуль MeshCast системы PROCAST, в котором создавалась объединенная объёмная сетка формы и находящейся в ней отливки.

а) б)

Рисунок 2.7. 30 сетки отливки и формы а - 30 сетка отливки с элементами ЛПС,

б - форма с помещенной внутри отливкой с элементами ЛПС 2.3. Моделирование процесса затвердевания колокола с помощью модулей СКМ ЛП «ПолигонСофт». Представление результатов моделирования.

Этап подготовки.

На стадии подготовки численного моделирования использовали модуль «Препроцессор» СКМ ЛП «ПолигонСофт». На примере моделирования колокольчика «Вавилон» рассмотрим основные операции модуля «Препроцессор» СКМ ЛП «ПолигонСофт»: в качестве основного импортируемого материала использовалась ЗБ сетка, сгенерированная в модуле МезЬСАЗТ системы РгоСАЗТ. В модуле «Препроцессор» происходила: фиксация ЗБ сетки в пространстве, проверка её на "плохие" элементы, задание начальных границ по «средам» отливка-форма, форма-воздух (рис. 2.8).

1 Мастер 30 [система Полигон) F:\MAMI\KBMiol1V,, (»Г]

'31 Вид и<1 Й=-*ИЧЫ Пдш.|ллы Сдеи. I «С

Н'иксацмя 'ГЛэавк-а

»■ <5 г. Л у - ■■ - ?

>"• о »: § ' о

•А € * ::

х

щшшшщщщ

ж

в.

I

«в а б »

* 1С

Рисунок 2.8. Препроцессор СКМ ЛП «ПолигонСофт» Этап расчёта.

Полученный файл геометрии с начальными параметрами передавался модулю «Фурье-ЗБ» (рис. 2.9), в котором в свою очередь задавались исходные данные для расчёта, такие как: начальная температура расплава, формы; шаг расчёта; файлы геометрии, результатов расчёта; свойства сплава, формы; файл теплопередачи и данные для расчёта пористости.

После создания и сохранения всех необходимых файлов начинался сам расчёт. При этом решались две задачи. Первая - тепловая, показывающая процесс охлаждения отливки и изменение доли жидкой фазы расплава в теле отливки и элементах литниково-питающей системы. Вторая задача-распределение пористости (макро- и микро) в теле отливки и элементах литниково-питающей системы, которая появляется в процессе затвердевания

отливки.

~ Фурм* ЗП \г ИГ.ТГ- ия По пмггшГм]п> Тьп л

Рисунок 2.9. Фурье-ЗБ. Расчёт затвердевания отливки с ЛПС Этап результатов.

С помощью модуля программы Мираж-ЗБ рассматривали результат расчёта затвердевания отливки с элементами литниково-питающей системы. При этом изучали распределение жидкой фазы в процессе затвердевания (рис. 2.10) для анализа наличия «тепловых узлов» в отливке и ЛПС, и распределение пористости (рис. 2.11) по силе цвета и процентным значениям, выводимым в диалоговом окне модуля «Мираж-ЗЭ».

Рисунок 2.10. Мираж-ЗБ. Доля жидкой фазы

На рис. 2.11 показано наличие несплошности, а именно макро- и микропористости в теле отливки и элементах литниково-питаюшей системы в процессе охлаждения и затвердевания отливки и элементов ЛПС. Как видно из рисунка, в воронке находиться открытая сосредоточенная усадочная раковина, а в месте подвеса отливки находится несплошность в процентном соотношении в интервале от 15 до 45% и представляет собой рыхлоту.

Рисунок 2.11. Мираж-ЗБ. Пористость в процентах

СКМ ЛП «ПолигонСофт» отвечает нашим требованиям, предъявляемым к система компьютерного моделирования литейных процессов и позволит проверить верность предложенной гипотезы эволюции дизайна подвеса колокола.

2.4. Разновидности пористости, используемые в системе моделирования литейных процессов «ПолигонСофт».

По производственному опыту изготовления колоколов встречаются следующие литейные дефекты: усадочные раковины, утяжины, макропористость, микропористость. Дефекты могут располагаться в следующих местах колоколов: подвес колокола, место соединения подвеса и тела колокола, верхней части тела колокола («сковороде»), в ударной части тела колокола.

Поскольку результат моделирования затвердевания содержит только визуальную картину расположения пористости (несплошности) в отливках и элементах литниково-питающей системы, то нами была сделана

классификация пористости и разделение ее по видам дефектов - процентному показателю пористости и влиянию на качество литого колокола (табл. 2.1)

Таблица 2.1.

Шкала пористости

Шкала пористости Влияние на качество литого колокола Характер влияния на качество литого колокола

0-10% Микропористость Отсутствие влияния Не вредно

10-30% Минипористость Незначительное влияние Не вредно

30-60% Средняя пористость Среднее влияние Больше вредно, чем не вредно

60-80% Макропористость Значительное влияние Вредно

80-100% Сосредоточенная усадочная раковина Сильнейшее влияние Очень вредно

Разработчиками программы моделирования процессов затвердевания «ПолигонСофт» была сделана начальная классификация по видам пористости [85].

Для упрощения анализа полученных результатов моделирования на наличие усадочных дефектов необходимо ввести классификацию на макро- и микропористость.

«Макропористость, например, образуется при недостатке питания (отсутствии необходимого объёма металла для компенсации усадки) выше зеркала расплава или его эквивалента в двухфазной зоне (поскольку объединение условного зеркала в двухфазной зоне и реального зеркала жидкой зоны геометрически может представлять из себя единую поверхность. Для расчёта макропористости необходимо решать задачу возникновения и движения зеркала расплава. Таким образом, можно

представить механизм образования пористости, по принципу «вытекания» жидкого металла, либо по принципу образования усадки при полном отсутствии компенсации. В тех случаях, в которых происходит «вытекание», пористость может достигать больших значений до 100 процентов, т.е. образование усадочной раковины.

Микропористость образуется при недостатке давления ниже зеркала (т.е. в области потенциально достаточного питания). Давление в глубине зоны с формально хорошими условиями питания падает из-за суммарной объёмной усадки, фильтрационного (затрудненного) характера движения жидкой части металла в двухфазной зоне, изоляции от внешнего давления при формировании твердой фазы на границах приложения давления, где внешнее давление - атмосферное - для обычных способов литья и повышенное или пониженное - для специальных» (Тихомиров М.Д. Моделирование тепловых и усадочных процессов при затвердевании отливок из высокопрочных алюминиевых сплавов и разработка системы компьютерного анализа литейной технологии. [Кандидатская диссертация] Санкт-Петербург, 2004,146стр.) [85].

Предложенная шкала пористости может облегчить анализ результатов моделирования и позволяет в приближенном виде оценивать влияние, которое оказывает та или иная пористость на прочностные характеристики литого колокола.

2.5. Пополнение базы данных сплавов СКМ ЛП «ПолигонСофт» колокольной бронзой Бр020.

В системе компьютерного моделирования процессов затвердевания «ПолигонСофт» используется модуль «Сплав». Модуль «Сплав» - это база данных по сплавам и другим материалам, применяемым в ходе математического моделирования. Модуль «Сплав» изначально содержит большой справочник по различным свойствам литейных сплавов и материалов. В модуль включены средства генерации новых свойств сплавов по химическому составу.

В стандартной базе свойств сплавов СКМ ЛП «ПолигонСофт» из медных сплавов присутствовали только две алюминиевые бронзы марки БрА9Ж4Н4 и БраЖ9-4Л, которые не подходили для достоверного численного моделирования отливок колоколов. Поэтому на начальном этапе численного моделирования было необходимо дополнить тепловыми и усадочными свойствами базу сплавов СКМ ЛП «ПолигонСофт» колокольной бронзой, а именно сплавом марки Бр020.

В нашем случае база сплавов дополнялась колокольной бронзой с содержанием олова 20 процентов. Колокольная бронза содержит от 20 до 25 процентов олова.

Для генерации свойств колокольной бронзы было необходимо сопоставить данные, полученные модулем «Сплав», со справочными данными. Результат сопоставления и проверки данных представлен в таблице. 2.2.

Таблица 2.2

Сравнение расчётных и справочных значений свойств колокольной

бронзы

Свойства сплава Расчётное значение По справочнику

р - плотность 8045 кг/дм' 8600 кг/дм'

С - теплоёмкость 441 Дж/кг*К 396 Дж/кг*К (медь)

Теплопроводность 28.54- 101.53 Вт/м*К 84 Вт/м*К (БрОЦ4-3)

Теплота затвердевания 146436 Дж/кг

Изменение объёма при плавлении 3,237% 1,5-2,5%

Термическое изменение объёма жидкого 97,0 1/К

Кинематическая вязкость расплава 0,100 м*м/с Ю-5

Прочность жидкого 0,01960 МПа

На рис. 2.12 и рис. 2.13 приведены сводные таблицы тепловых и усадочных свойств сплава Бр020, полученных с помощью модуля «Сплав» СКМ ЛП «ПолигонСофт». Все перечисленные параметры сгенерированы модулем, используя химический состав сплава Бр020.

НЖ

К*эе*м» Упячщщв на

<*Л П гкпяссге Э

ш не*®**

Ч " <егу*агро*сеягет* Вт •'N41 2054- идаб ът Э«гр$>нп* |

ООС.^'СйЯ'ТЗ -о 28 .-а 37/1 НС Сл©а*мг» 1

ч -стиле гц С

лб ИрйНвЧЯИМ»

№ ж: о /мс.о/«мв/шь/Ф

жА Плжяеегь жА Iига*»»»яг>б Шг. 44! и».

жЬ 1 дате «вачи» »5» 1В.53 -.им Загрузить

' ч. Э'СП^ктд ш.'О.гечш -агэ/аз пт Сачмпяк \

Т ч.:**» 1Р Г[) С из •вК'а.'Ш.й.'ЮО |

МШ

С >

Рисунок 2.12. Тепловые свойства сплава Бр020

Сплав - Усадочные свойства сплава - t:\Poligon\HU\HrOii0.tH

Л А И 1МНШГ- 1 |Лг>|-М<-< 11|М 1 111(1*1 »-мим '-*

Термн4 мзменме- объема Ж14Дк.ого 1/К. [10л-6] 97 0

11осдчсадоч! юс ООсширсчис, X и.иии

о& Кипем вязкость расплава 1«1*|»»/с [10~-5] 0100

м/1 Прпчнлгтгк жипкпгп МП л П П1 ЯР, Л

зЛ> "РГ1 грн начал® лнь усадки 0.700

•9/? |<аицо ГОООИТОЦ ТСЧО! |ия 11 4ии

Заключение диссертации по теме «Техническая эстетика и дизайн», Пономарев, Алексей Алексеевич

6.2. Выводы по шестой главе.

1. Разработан алгоритм дизайн-проектирования, который позволяет создавать конструкции подвесов колоколов, обеспечивающие наличие наименьшего количества усадочных дефектов, как в теле колокола, так и в его подвесе.

2. Предложен порог пористости, который облегчит анализ результатов моделирования и позволит отбирать наилучший результат дизайн-проектирования основных геометрических параметров подвесов колоколов.

3. Даны рекомендации по геометрическим параметрам подвесов колоколов, которые учитывают преемственность «классической» сложившейся эстетической формы подвеса колокола в виде «короны».

4. Установлены технологические параметры (температура заливки, увеличение времени заливки), которые позволяют уменьшить процент усадочных дефектов в колоколе и подвесе, не прибегая к изменению (увеличению) геометрических параметров подвеса колокола.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Основные результаты работы

1. Выполнен ретроспективный анализ подвесов колоколов, на основании которого разработана гипотеза развития дизайна подвеса с учётом конструктивных, технологических и эстетических факторов; установлена периодизация изменения степени влияния факторов в дизайне подвеса.

2. Показано, что изменение дизайна подвеса происходило под влиянием возрастающей массы колоколов (конструктивный фактор), необходимости надёжного питания отливки (технологический фактор) и гармоничного дизайна колокола (эстетический фактор).

3. Для обоснования гипотезы применен метод численного моделирования затвердевания отливок с помощью программы «ПолигонСофт», позволяющий определять положение и величину усадочных дефектов. Выполнен численный эксперимент по изучению влияния формы подвеса на образование усадочных дефектов. Результаты эксперимента использованы как доказательная база гипотезы.

4. Выполнен факторный эксперимент по численному моделированию затвердевания отливок колоколов с дугообразными подвесами; проведена экспериментальная проверка адекватности результатов моделирования на реальных отливках с применением рентгенографии.

5. Установлено, что в современном подвесе («корона»), состоящем из центральной массивной части («маточника») и дугообразных элементов (дуг), основную технологическую функцию по предотвращению дефектов выполняет «маточник», а дугообразные элементы - конструктивную и эстетическую.

6. Разработана технология изготовления колоколов с дугообразными подвесами, включающая технологический приём получения моделей подвесов из выплавляемых составов.

7. Разработана «Программа расчёта объёма суммарной усадочной пористости с использованием файла результатов моделирования затвердевания СКМ ЛП «ПолигонСофт», которая применена для анализа эффективности работы литниково-питающей системы, а также проверки конструктивных параметров подвеса. Программа зарегистрирована в Объединенном фонде электронных ресурсов "Наука и образование" 11 ноября 2011г.

8. Предложена шкала классификации пористости, использованная в работе для анализа результатов моделирования и приближенной оценки влияния пористости на прочностные характеристики литого колокола.

9. Пополнена база данных модуля «Сплав» колокольной бронзой, что упростило получение адекватных результатов численного моделирования затвердевания колоколов.

10. Создан и опробован модельный ряд колоколов с кольцеобразными и петлеобразными подвесами со следующими геометрическими параметрами: (диаметр осевой линии подвеса Бп = 10, 20, 30, 40, 50мм и диаметр сечения подвеса <1п = 5, 10мм), который позволил выявить элементы дизайна подвеса, предотвращающие образование усадочных дефектов в колоколе.

11. Получены зависимости объёма усадочных дефектов в колоколе от конструкции и дизайна подвеса.

12. Разработан инженерный метод дизайн-проектирования подвесов колоколов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Пономарев, Алексей Алексеевич, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Азарова О. Псковские литейщики XVI в. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.zvon.ru/article3.view2.page4.partl3.html, дата обращения -1.09.2013.

2. Алешин Н.П., Лупачев В.Г. Ультразвуковая дефектоскопия. - Минск, 1987.

3. Аусборгское епископство. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.bistum-augsburg.de, дата обращения 1.07.2012.

4. Бабин. О русских колоколах. // Горный журнал, книга XI, часть IV. - М.: 1861, стр. 205-219.

5. Басиста М. Колокола и их ремонт.// Труды НИИ сварочных процессов. -Братислава, 1987.

6. Бахтиаров А. Колокололитейный завод Орлова и литейный завод бронзовых изделий. / Петербургская индустрия. Прогулка по фабрикам и заводам. - СПб.: 1905, стр. 20-28 и 42-50.

7. Белов A.A., Гвоздев Е.М. История дизайна. - СПб.: 1993,46 с.

8. Бенардос H.H. Исправление "Царь-колокола" и сооружение в г. Москве всероссийского памятника "Царь-колокольни". - СПб.: 1892, 16 с.

9. Бех Н.И., Васильев В.А., Гини Э.Ч., Петриченко A.M.. Мир художественного литья: История технологии // М. : УРСС , 1997 - 260 с.ил.;24 см - Библиогр. в конце ч.

Ю.Богусевич В.А. Псковские литейщики XVI - XVIII вв. // Проблемы истории докапиталистических обществ, № 9-10. - Псков, 1934, стр. 157-161.

П.Богусевич В.А. Литейный мастер Михаил Андреев. // Новгородский исторический сборник, Выпуск 2. - Ленинград, 1937, стр. 83-104.

12.Бондаренко А.Ф. Развитие колокольного дела в России в XVII веке (кандидатская диссертация). - Москва, 1997, 222 с.

13.Бондаренко А.Ф. Московские колокола XVII века. - М.: Русская панорама, 1998, 256 с.

14.Бондаренко А.Ф. Колокол как объект научного исследования. // Теория и практика музейного дела в России на рубеже ХХ-ХХ1 веков. - М.: Труды ГИМ, 2001, Выпуск 127, стр. 312-318.

15.Бондаренко, А.Ф. Колокола Покровского собора: прошлое и настоящее [Текст] / А.Ф. Бондаренко; Труды ГИМ. - М.: 2002.

16.Бондаренко А.Ф. История распространения колоколов и колокольного дела в Средневековой Руси в Х1-ХУП века (докторская диссертация). - М.: 2007, 645 с.

17.Болыпие благовестные колокола Свято-Троицкой Сергиевой Лавры. - Сергиев Посад, 2004, 50 с.

18.Братилов Г.Н. Колокола народов мира: энциклопедический словарь: [2 томах] Москва : ПРОБЕЛ-2000, 2007 Колокола народов мира. Т. 1 А-Н 494 с.ил., к., ноты, факс..

19.Братилов Г.Н. Колокола народов мира: энциклопедический словарь: [2 томах] Москва: ПРОБЕЛ-2000, 2007 Колокола народов мира. Т. 2 О-Я 380, [1] с.ил., к., ноты, табл., факс.

20.Васильев Н. Отливка колоколов. // Технический сборник. Том 12. № 8. - СПб.: 1871, стр. 121-128.

21.Воронов Н.В. Суть дизайна. 56 тезисов русской версии понимания дизайна. -М.: ГарантЪ, 2002, 27 с.

22.Ганулич, А.К. Поддужный колокольчик [Текст] / А.К. Ганулич // Наука и жизнь. - 1982. - №7.

23.Генин В. Дело колокольных фурм и литье колоколов. / Описание уральских и сибирских заводов в 1735 году. - М.: 1737, стр. 424-428.

24.Гордеев В.А. Два новгородских колокола XVI века из собрания Музея-заповедника «Коломенское». // Сборник «Искусство христианского мира». -М.: Свято-Тихоновский институт, 2000,стр. 239-246.

25.Горкина А.Н. Музыкальная организация традиционных колокольных звонов (кандидатская диссертация). - Москва, 2003, 156 с.

26.Горкина А.Н. Русские колокольные звоны: особенности музыкальной организации. -М.: РАМ им. Гнесиных, 2003, 154 с.

27.Горохов В.А. Звонят колокола. - М.: Даниловский благовестник, 2006, 256 с.

28.Горчаков Н. О больших колоколах. // Московские губернские ведомости, Тома № 17 и 18.-М.: 1844,6 стр.

29.Дженингс Т.С. Литье колоколов. - Англия, 1992, 32 с. (англ. яз.).

30.Дорошенко СП., Магницкий О.Н., Могилевский В.Ю., Пирайнен В.Ю. История художественного литья. - СПб.: Изд. СПбГПУ, 2003, 312 с.

31.Духин И. А. Колокольные заводы Москвы. - М.: Грошев-дизайн, 2004, 122 с.

32.Есипова М.В. Колокола Восточной Азии - их функции и семантика // колокола. История и современность. 1990. -М.: 1993 - 236-270с.

33.Ермолов И.П., Останин Ю.Я. Методы и средства неразрушающего контроля.-М.: 1987, 145 с.

34.3ахаров Н. Кремлевские колокола. -М.:, Московский рабочий, 1980,62 с.

35.Колокола или кампаны. // Руководство для сельских пастырей,.№ 13. - СПб.: 1871, стр. 455-458.

36.Колокола. История и современность. - М.: Наука, 1985, 304 с.

37.Колокола. История и современность. - М.: Наука, 1990, 286 с.

38.Колокола и колокольни Ростова Великого. - Музей Ростова Великого, 1995, 248с.

39.Колокола 16-17 веков в собрании Кирилло-Белозерского историко-архитектурного художественного музея-заповедника. - Вологда, 1986, 6 с. (Отв. ред. Иванова Г.О.).

40.Колокольно-литейный завод А.Д. Самгина. - М.: 1896, 18 с.

41.Колокольно-литейный завод П.Н. Финляндского. - М.: 1896, 34 с.

42.Кондрашина В.А. Московская школа колокольного литья в русской культуре второй половины XVII в. (кандидатская диссертация). - Москва, 2000, 148 с.

43.Коновалов И.В. Орнаментация церковных колоколов. [Электронный ресурс] -Режим доступа: http://www.zvon.ru/article3.view4.pagel.part2.htmL дата обращения 20.08.2013.

44.Костина И. Колокола Андрея Чохова. // Мир музея, № 6 (184) ноябрь- декабрь 2001.-М.: 2001, стр. 31-33.

45.Куманин В.И. Дизайн окружающего мира. // Дизайн. Материалы. Технология. СПб 2006 №1, с 7-8.

46.Лапшин A.B. Опыт бронзового литья в русских традициях. - Рыбинск, 2001, 80с.

47.Лер А. Кампаналогия. - Нидерланды, 1998, 590 с. (гол. яз.).

48.Лер А. Изготовление колоколов. - Голландия, 2000,152 с. (гол. яз.)

49.Магницкий О.Н., Пирайнен В.Ю. Художественное литье. - СПб.: Политехника, 1996, 231 с.

50.Магницкий О.Н., Пирайнен В.Ю. О звучащем металле. // Технология художественной обработки материалов, № 3. - СПб.: СЗПИ, 2001.

51.Мансветов В.И. Колокола Московского Исторического Музея и их замечательные надписи. - М.: 1912, стр. 20-26.

52.Мартынов А. Московские колокола. / Русский архив. - М.: 1896 (репринтное изд. 1994 г.), стр. 63-94.

53.Международный центр колокольного искусства [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://mcki.ru/photo, дата обращения 1.07.2013.

54.Михайлов С.М., Михайлова A.C. История дизайна. - М.: Союз дизайнеров, 2004, 289с.

55.Монах Теофил. Записки о разных искусствах. // Всесоюзная центральная научно исследовательская лаборатория по консервации и регистрации музейных художественных ценностей. Сообщение № 7. - М.: 1963, стр.66-73, 154- 177.

56.Нарожная С. Музей колоколов в Апольде. Германия, январь 2004г. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.decorbells.ru/germany museum.htm, дата обращения 15.07.2013

57.Нарожная С. Краткий исторический очерк. Апрель 2002г. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.decorbells.ru/history bells.htm, дата обращения 12.08.2013.

58.Нарожная С. Колокола и колокольчики: сорок веков истории. Опыт сравнительной хронологии. Март 2005г. [Электронный ресурс] - Режим

доступа: http://www.decorbells.ru/historv 40centures.htm. дата обращения 30.08.2013.

59.Нарожная С. Колокола Дрездена. Май-август 2003г. [Электронный ресурс] -Режим доступа: http://www.decorbells.ru/travel dres frauenbells.htm. дата обращения 20.08.2013.

60.Нюнин Б.Н., Ларюков A.C.. Русский церковный колокол// Колокола и колокольни -М.: РГБ, 1994. С.28.

61.0ловянишников Н.И. История колоколов и колокололитейное искусство // 4. изд., испр. М. : Русская панорама , 2003 (Калуга : ГУП Облиздат - 514, [1] с.ил., табл.;22 см.. - (Возвращенное наследие: памятники исторической мысли / Рус. ист. о-во).

62.Петриченко A.M. Книга о литье. - Киев, 1972, стр. 46-76.

63.Пирайнен В.Ю. Основы современного дизайна в литейном производстве.// Литейное производство, № 5. - М.: 2005.

64.Портнов М.А. Царь-пушка и Царь-колокол. - М.: Московский рабочий, 1980, 48с.

65.Прайс П. Колокола и человек. - Англия, 1983, стр. 78 - 129 (англ. яз.).

66.Пухначев Ю.В. Загадки звучащего металла. - М.: Наука, 1974,127 с.

67.Пухначев Ю.В. Колокол. // Наше наследие, № 5. - М.: 1991, стр. 5-20

68.Б.В. Раушенбах Колокола. История и современность [Текст]: сб. науч. тр./ отв. ред. - М.: Наука, 1985,- 237с.

69.Рубцов, H.H. История литейного производства в СССР [Текст]. 4.1 / H.H. Рубцов. - М.: Машгиз, 1962,- 288 с.

70.Святитель Павлин Милостивый и первые христианские колокола. (Авторы-составители: Романова И.В. и Талалай М.Г.) - М.; МКЦ, 2006,48 с.

71.Соколова М.Л. Металлы в дизайне. // - М.: МИСиС. 2003г. 176с.

72.Спирина Л.М. "О колоколах Троице-Сергиева монастыря" (сборник "Колокола. История и современность", Отв. редактор Б.В. Раушенбах, "Наука", М., 1985г).

73.Субботин А. Колокольное производство. // Историко-статистический обзор промышленности России, том 2. - СПб.: 1886, стр. 30-34.

74.Суворов П.И. Неудачный опыт колокольно-литейного искусства. // Известия императорского археологического общества. Том 3. Выпуск 1. - СПб.: 1861,стр.54-57.

75.Троицко - Сергиевая Лавра. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.stsl.ru/about lavra/all/kolokolnva-1741 -1768/. дата обращения 25.08.2013.

76.Шариков П.В. Реставрация исторически ценных колоколов из высоко-оловянистой бронзы. // Литейное производство, 2007, № 9 - М.: с. 37-42.

77.1Париков П.В. исследование функционально-эстетических параметров бронзовых колоколов и технологии их реставрации (кандидатская диссертация) Москва, 2008г, 160с.

78.Шашкина Т.Б. Модульный метод колокололитейного ремесла. // Колокола. История и современность. - М.: Наука, 1985, стр. 216-237.

79.Шашкина Т.Б., Кондрашина В.А. Секреты колокольного мастерства. // Природа, № 8. - М.: 1981, стр. 78-87.

80.Шиллинг М. Колокола. - Германия, 1988, 370 с. (нем.яз.).

81.Шиллинг М. Новые пути в искусстве литья колоколов / Сб. «Колокола (история и современность 1990)». - М.: Наука, 1993. - С. 271 - 284.

82.Элфик Д.П. Искусство изготовления колоколов. - Англия, 1988, 133 с. (англ. яз.).

83.«ПолигонСофт 13.4» [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.csoft.ru/catalog/soft/poligonsoft/poligonsoft-13.htnil. дата обращения 3. 09.2013

84.Hyperworks [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.hyperworks.compmechlab.ru/. дата обращения 15.09.2013.

85.Тихомиров М.Д. Моделирование тепловых и усадочных процессов при затвердевании отливок из высокопрочных алюминиевых сплавов и разработка системы компьютерного анализа литейной технологии. [Диссертация] Санкт-Петербург, 2004, 146стр.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Свидетельство о регистрации электронного ресурса

№17580.

ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ НАУК РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ ОБРАЗОВАНИЯ

ИНСТИТУТ НАУЧНОЙ ИНФОРМАЦИИ И МОНИТОРИНГА

ОБЪЕДИНЕННЫЙ ФОНД ЭЛЕКТРОННЫХ РЕСУРСОВ "НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ

СВИДЕТЕЛЬСТВО О РЕГИСТРАЦИИ ЭЛЕКТРОННОГО РЕСУРСА

Л*17580

11аси'Ящее синдете.1ьство выдали ни «ггктромный ресурс. спнечаюшнй требованиям никшны и мриприкгтнос-пг

llpoi рамма расчёт объёма суммарном усадочной пористости с использованием файла результатов моделирования затвердевании Г KM JÍH «1(иликшС'ОФТ»

Дата регистрации: II ноябри 2011 гида

Авторы; Fpino» М.Ю., Монастырский II.П., Денисов И.А.. Пономарев \.А. (»р. анишща-рагработчик. Ф1БО> НПО Московский государсгвкниый

I"

Дирдлмр МНИМ I'M J. амлсмиь РАО. .1 Ид !! , проф ___________В.Ь. Усама»

Pv-коао лютели ОФ'ЭРНмО, MNt:ny J работмя* муи и magairW/A¿y^c- А.Н. Гшшп

Ли» выдач*

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Диплом XVI Московского международного Салона изобретений и инновационных технологий «АРХИМЕД».

п а ч I т м ы а

диплом

1 место

Награждается победитель конкурса

[шшшщшшшй 1яр1 шщщзш» ттт ЙЭШШЗ]

Бурцев Дмитрий Сергеевич., Пономарёв Алексей Алексеевич, , Солохненко Василий Васильевич кафедра «Машины и технология литейного производства® им. П.Н. Аксёнова Университета машиностроения

За проект

«Комплексный метод проектирования, литья и термообработки колоколов с заданными акустическими свойствами»

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Технология заливки колокола.

Изменение дизайна подвеса колокола.

Древшш Древняя

Иран 1\ в. Греция I в. дон"э" до н.э.

Русский Немецкий

колокол _,1ХШь.

Безымянный XII век

Русский Русский

колокол ХУГТ колокол XIX а. и.о.

в. н.э.

^ века