Использование 100 % технологического возврата при литье деталей газотурбинных двигателей
Проведена работа по внедрению технологии рафинирования расплава в процессе вакуумно-индукционной плавки с использованием в шихте 100 % технологического возврата сплава ВЖЛ12Э-ВИ. Разработана технология получения качественного слитка в стальной кокиль с заливочной чашей и утеплительной вставкой. Иссл...
Збережено в:
| Дата: | 2011 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2011
|
| Назва видання: | Металл и литье Украины |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/115966 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Использование 100 % технологического возврата при литье деталей газотурбинных двигателей / А.В. Елькин, В.В. Наумик, А.Н. Зеленюк // Металл и литье Украины. — 2011. — № 7. — С. 38-41. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-115966 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1159662017-04-17T03:02:40Z Использование 100 % технологического возврата при литье деталей газотурбинных двигателей Елькин, А.В. Наумик, В.В. Зеленюк, А.Н. Проведена работа по внедрению технологии рафинирования расплава в процессе вакуумно-индукционной плавки с использованием в шихте 100 % технологического возврата сплава ВЖЛ12Э-ВИ. Разработана технология получения качественного слитка в стальной кокиль с заливочной чашей и утеплительной вставкой. Исследовано влияние температурно-временной обработки расплава на служебные характеристики сплава. Проведено роботу по впровадженню технології рафінування розплаву в процесі вакуумно-індукційної плавки з використанням у шихті 100 % технологічного зворотного сплаву ВЖЛ12Э-ВИ. Розроблено технологію отримання якісного зливка у сталевому кокілі з заливальною чашею та утеплювальною вставкою. Досліджено вплив температур-ночасової обробки розплаву на службові характеристики сплаву. The technology of melt refining during vacuum induction melting with charge containing 100 % of process-recycled alloy is being implemented. The method to obtain high-quality ingot in a steel chill mould with a pouring basin and a heat-insulating insert has been developed. The influence of melt temporal heat treatment on the alloy performance characteristics has been studied. 2011 Article Использование 100 % технологического возврата при литье деталей газотурбинных двигателей / А.В. Елькин, В.В. Наумик, А.Н. Зеленюк // Металл и литье Украины. — 2011. — № 7. — С. 38-41. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/115966 621.74.04 ru Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Проведена работа по внедрению технологии рафинирования расплава в процессе вакуумно-индукционной плавки с использованием в шихте 100 % технологического возврата сплава ВЖЛ12Э-ВИ. Разработана технология получения качественного слитка в стальной кокиль с заливочной чашей и утеплительной вставкой. Исследовано влияние температурно-временной обработки расплава на служебные характеристики сплава. |
| format |
Article |
| author |
Елькин, А.В. Наумик, В.В. Зеленюк, А.Н. |
| spellingShingle |
Елькин, А.В. Наумик, В.В. Зеленюк, А.Н. Использование 100 % технологического возврата при литье деталей газотурбинных двигателей Металл и литье Украины |
| author_facet |
Елькин, А.В. Наумик, В.В. Зеленюк, А.Н. |
| author_sort |
Елькин, А.В. |
| title |
Использование 100 % технологического возврата при литье деталей газотурбинных двигателей |
| title_short |
Использование 100 % технологического возврата при литье деталей газотурбинных двигателей |
| title_full |
Использование 100 % технологического возврата при литье деталей газотурбинных двигателей |
| title_fullStr |
Использование 100 % технологического возврата при литье деталей газотурбинных двигателей |
| title_full_unstemmed |
Использование 100 % технологического возврата при литье деталей газотурбинных двигателей |
| title_sort |
использование 100 % технологического возврата при литье деталей газотурбинных двигателей |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| publishDate |
2011 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/115966 |
| citation_txt |
Использование 100 % технологического возврата при литье деталей газотурбинных двигателей / А.В. Елькин, В.В. Наумик, А.Н. Зеленюк // Металл и литье Украины. — 2011. — № 7. — С. 38-41. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| series |
Металл и литье Украины |
| work_keys_str_mv |
AT elʹkinav ispolʹzovanie100tehnologičeskogovozvrataprilitʹedetalejgazoturbinnyhdvigatelej AT naumikvv ispolʹzovanie100tehnologičeskogovozvrataprilitʹedetalejgazoturbinnyhdvigatelej AT zelenûkan ispolʹzovanie100tehnologičeskogovozvrataprilitʹedetalejgazoturbinnyhdvigatelej |
| first_indexed |
2025-07-08T09:41:50Z |
| last_indexed |
2025-07-08T09:41:50Z |
| _version_ |
1837071294822088704 |
| fulltext |
38 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (218) ’2011
The comparative analysis of two open-hearth slags of various Ukrainian enterprises was conducted. The heterogeneity of
the studied wastes as granulometric and chemical composition was revealed. The high content of the materials, such as
iron oxides, chromium, manganese, aluminum, calcium and magnesium was set. Thus the possibility of their use as a main
component in the manufacture of ceramic pigments of black and brown colors was determined.
Ключові слова
мартенівський шлак, гранулометричний склад, хімічний склад, незабарвлюючі оксиди, за-
барвлюючи оксиди, магнітна частина, керамічні пігменти
Zaychuk A., Beliy Ya., Minakova N., Shovkoplyas E., Pivovarov A., Pivovarov Yu.
The research of open-hearth slag as a perspective feedstock for the produc-
tion of ceramic pigments. Study of granulometric and chemical composition of the
slag. Report 1
Summary
Keywords
open-hearth slag, granulometric composition, chemical composition, non-coloring oxides,
coloring oxides, magnetic part, non-magnetic part, ceramic pigments
Поступила 16.05.11
Введение. Не перестают быть актуальными на-
правления в науке, позволяющие улучшать ка-
чество получаемого литья с одновременным
снижением его себестоимости при сохранении
надежности и физико-механических свойств. Нема-
ловажными направлениями являются освоение, при-
менение и развитие технологий, дающих возмож-
ность многократно использовать сырье, создавая
замкнутый цикл производства.
Параллельно с развитием технологий регене-
рации формовочных материалов проводился по-
иск технологий по переработке и восстановлению
свойств сплавов. Наиболее актуальным стало вос-
становление свойств дорогостоящих сплавов, цена
которых на мировых рынках достигала порядка полу-
тора тысяч долларов за 1 кг. Это, как правило, спла-
вы, применяемые для литья ответственных деталей,
работающих в тяжелых условиях эксплуатации. В
данном исследовании речь пойдет о жаростойких
сплавах на никелевой основе, используемых для
литья ответственных деталей газотурбинных дви-
гателей, а именно о технологии переработки тех-
нологического возврата от собственного производ-
ства в условиях литейного цеха авиамоторострои-
тельного завода.
Актуальность темы. В связи с образованием
большого объема технологического возврата доро-
гостоящих сплавов и необходимостью их переработ-
ки, связанной с передачей его на металлургические
комбинаты за рубеж, стала актуальной разработка
технологии переработки этого возврата собственны-
ми силами с минимальными затратами.
Разработка подобной технологии позволит ре-
шить проблемы технологического процесса, связан-
ные с переработкой возврата (рис. 1), а также даст
дополнительную информацию в области металлове-
дения и технологии литья жаростойких сплавов на
никелевой основе.
УДК 621.74.04
А. В. Елькин, В. В. Наумик, А. Н. Зеленюк*
Запорожский национальный технический университет, Запорожье
*ОАО «Мотор-Сич», Запорожье
Использование 100 % технологического возврата
при литье деталей газотурбинных двигателей
Проведена работа по внедрению технологии рафинирования расплава в процессе вакуумно-индукционной
плавки с использованием в шихте 100 % технологического возврата сплава ВЖЛ12Э-ВИ. Разработана тех-
нология получения качественного слитка в стальной кокиль с заливочной чашей и утеплительной вставкой.
Исследовано влияние температурно-временной обработки расплава на служебные характеристики сплава.
Ключевые слова: температурно-временная обработка, критические температуры, рафинирование, плавка,
технологический возврат, сплав, расплав, слиток, кокиль, заливка расплава, шихта, мерная заготовка, литни-
ковая система
39МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (218) ’2011
Методы исследований. Сто процентов технологи-
ческого возврата сплава ВЖЛ12Э-ВИ, применяемого
в качестве шихты, подвергали визуальному осмотру.
Все образцы, взятые от опытной и серийной плавки,
прошли спектральный и химический анализ, опре-
деление механических свойств и длительные жаро-
прочные испытания.
Объем исследования. В процессе проведения
работ были изучены следующие технологические
факторы: шихта, переплав возврата сплавов, тер-
мовременная обработка сплавов, заливка распла-
ва, использование заливочных чаш и утеплитель-
ных вставок.
Для исследования были взяты элементы литнико-
вой системы жаростойкого сплава ВЖЛ12Э-ВИ (за-
ливочные чаши, стояки, питатели, брак литья).
Весь процесс исследования разделили на три
этапа: изучение качества шихтовых материалов,
оценка их загрязненности и подбор способов пред-
варительной очистки; выплавка сплава с использо-
ванием в шихте 100 % технологического возврата;
анализ полученных результатов.
Визуальный контроль элементов литниково-пита-
ющей системы показал наличие на поверхности эле-
ментов остатков керамической формы, на литниках
был обнаружен пригар в виде налета серого цве-
та, микрорентгеноспектральный анализ показал, что
это Al2O3.
Рентгенофлуоресцентный анализ также выявил
на поверхности неочищенных литников повышенное
содержание алюминия.
Ввиду сильного загрязнения заливочных чаш пле-
нами и карбонитридами было принято решение о не-
допустимости их непосредственного использования
в плавке, без предварительного рафинирования.
Таким образом, для дальнейшего исследования
были оставлены литники, стояки, брак литья. Все
перечисленные элементы подвергли предваритель-
ной очистке в галтовочных барабанах, дробеструй-
ной обработке и обдувке электрокорундом (рис. 2).
На установке УППФ-3М (рис. 3) провели плав-
ку сплава с использованием в шихте 100 % техно-
логического возврата, состоящего из предваритель-
но очищенных и порезанных частей литниково-пита-
ющей системы.
Главной идеей проведения плавки было приме-
нение метода температурно-временной обработки
расплава. Данный метод основывается на теории
существования критических температур ТК
– 1 и ТК – 2.
Эти температуры соответствуют процессам наибо-
лее интенсивного разрушения неравновесных со-
ставляющих расплава и позволяют добиться его
гомогенизации. Известно, что данные температу-
ры индивидуальны для каждого отдельно взятого
сплава [1], но их влияние на расплав требует до-
полнительного изучения. Для большинства спла-
вов на основе никеля интервал температуры ТК
– 1
соответствует 1500-1700 оС, а ТК – 2 – находится в
пределах 1700-1850.
Плавка сплава ВЖЛ12Э-ВИ велась в корундовом
тигле емкостью 15 кг. Расплав перегревался выше
температуры ликвидуса более чем на 400 oС, что
составляло порядка 1850 oС.
Данная температура была определена как вторая
критическая температура для сплава ВЖЛ12Э-ВИ.
Для предотвращения кипения расплава в плавиль-
ной камере создавалась среда аргона с давлени-
ем 115 мм рт. ст. Расплав, нагретый до темпера-
туры 1850 оС, выдерживался в течение 5-10 мин,
после чего температура понижалась до температуры
заливки (1450 ± 10 оС). Расплав заливали через
заливочную чашу в кокиль с утеплительной втулкой
Технологический возвратРис. 1. Элементы литниково-питающей системы (слева до очист-
ки справа – после очистки в дробомете и обдувки электрокорундом)
Рис. 2.
7
21
3
4
6
5
Устройство вакуумной высокочастотной индукционной
печи УППФ-3М: 1 – камера подачи форм; 2 – печь подогрева форм;
3 – индукционная печь; 4 – плавильная камера; 5 – камера загрузки
шихты; 6 – штанга для загрузки шихты; 7 – пульт управления
Рис. 3.
40 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (218) ’2011
та, показал, что имеются незначительные отличия
в химическом составе по сравнению с образцами,
полученными из сертифицированного слитка, но
их химический состав соответствует требованиям
ОСТ 1.90126-86 (табл. 1). Следует отметить невысо-
кое содержание примеси серы и фосфора, что немало-
важно для физических свойств получаемого сплава.
Провели длительные жаропрочные испытания,
дающие возможность оценить служебные характе-
ристики полученных образцов сплава. Опытные об-
разцы простояли более 40 ч при температуре 975 оС
под нагрузкой 20 кгс/мм2, что полностью соответствует
нормам ОСТ. Результаты механических испытаний
при комнатной температуре, также соответствующие
требованиям ОСТ, представлены в табл. 2.
Анализ результатов показал, что образцы, полу-
ченные переработкой технологического возврата с
применением температурно-временной обработки
расплава, по сравнению с требованиями ОСТ име-
ют более чем в 1,5 раза повышенные относительное
удлинение и длительную прочность. Это можно объ-
яснить положительным воздействием температурно-
временной обработки расплава, которая обеспечила
гомогенизацию расплава, полный распад микроне-
однородностей [2], дегазацию расплава, выделение
мелких карбидов округлой формы и равномерной
γ'-фазы кубической морфологии.
Выводы
Результаты исследования свидетельствуют о
для получения мерной заготовки (рис. 4), затем вы-
держивали в вакууме около 10 мин и переносили
залитый кокиль в специальный короб для дальней-
шего остывания.
Из полученных мерных заготовок были отлиты
стандартные образцы согласно действующей техно-
логии переплава заготовок и заливки расплава в ке-
рамические электрокорундовые формы, разогретые
до температуры 900-1000 оС. Все полученные образ-
цы маркировались номером плавки и были отправ-
лены в ЦЗЛ для дальнейших исследований.
Результаты исследований и их обсуждение. Хи-
мический анализ взятых образцов шихты показал,
что содержание легирующих элементов находится в
допустимых ОСТ пределах. Небольшие отклонения
по химическому составу обнаружены в литниковых
чашах, массовая доля алюминия которых превыша-
ла норму почти в 2 раза. Также выявлено понижен-
ное содержание хрома и повышенное – ниобия, повы-
шенное содержание кобальта, ниобия и пониженное –
вольфрама и железа, по сравнению с литниками.
Необходимо отметить, что массовая доля кремния
была в пределах норм ОСТ 1.90126-86.
Анализ всех исследуемых образцов, взятых от
слитков, полученных из технологического возвра-
Темплет слитка, полученный литьем в металлический
кокиль
Рис. 4.
Таблица 1
Результаты химического анализа по трем группам образцов сплава ВЖЛ12Э-ВИ
Группа
Номер
образ-
ца
Al Ti W Mo Cr Co Nb V Fe Mn Si C S P
Сертифицированный
слиток
1 5,5 4,60 1,6 3,0 9,5 9 0,9 0,8
≤ 2 ≤ 2 ≤ 0,4
0,15
0,0039 ≤ 0,0052 5,4 –//– –//– 3,1 9,3 –//– –//– –//– 0,17
3 –//– 4,40 –//– 2,9 9,5 –//– –//– –//– 0,165
100 % возврата
1 5,5 4,60 –//– 3,0 –//– –//– –//– –//–
–//– ≤ 0,4 –//–
0,16 0,005
0,0022 5,6 4,54 1,57 3,1 9,3 –//– –//– –//– 0,15 0,004
3 5,5 4,34 1,69 2,9 9,5 –//– –//– –//– –//– 0,002
Требования
по ОСТ 1.90126-86 – 5,0-
5,7
4,2-
4,7
1,0-
1,8
2,7-
3,4
8,5-
10,0
8,0-
10,0
0,5-
1,0
0,5-
1,0 2,0 0,4 0,4 0,12-
0,20 0,015 0,015
Номер
образца
Предел
прочности,
кгс/мм2
Удли-
нение,
%
Поперечное
сужение, %
1 91,3 7,2 12,0
2 98,0 6,4 11,6
3 98,3 6,8 –//–
Требования по
ОСТ 1.90126-86 85,0 5,0 7,0
Таблица 2
Результаты механических испытаний опытных
образцов
41МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (218) ’2011
том, что получение качественных деталей с исполь-
зованием 100 % технологического возврата возмож-
но при:
• предварительной подготовке шихты, а именно
дробеструйной очистке с последующей обдувкой
электрокорундом;
• сортировке элементов литниковой системы с
целью изъятия заливочных чаш;
• отдельной переработке заливочных чаш, пред-
ставляющей предварительную температурно-вре-
менную обработку с последующим введением полу-
ченного сплава в небольших количествах в плавку
для литья деталей;
• применении для улучшения структуры и чистоты
заготовки кокиля с утеплительной вставкой в соче-
тании с заливочной чашей, что позволяет влиять на
структуру заготовки и устранять в ней газовую пори-
стость и усадочную раковину.
Таким образом, можно сделать вывод, что иссле-
дования в данном направлении перспективны и тре-
буют дополнительного внимания в области дальней-
шего изучения влияния параметров температурно-
временной обработки расплава и последующего со-
вершенствования технологии переработки возврата.
1. Термовременная обработка расплава: основы – возможности – пути реализации в авиационной промышленности
/ Р. Е. Шалин, Б. А. Баум, Г. В. Тягунов и др. // Приложение к журналу «Авиационная промышленность». – М.: Маши-
ностроение, 1989. – № 2. – С. 2-5.
2. Процессы кристаллизации, структура и свойства отливок из никелевых жаропрочных сплавов. / Е. И. Цивирко, П. Д. Же-
манюк, В. В. Клочихин и др. // Металловедение и термическая обработка металлов. – 2001. – № 10. – С.13-17.
ЛИТЕРАТУРА
Єлькін О. В., Наумик В. В., Зеленюк О. М.
Використання 100 % технологічного повернення при литті деталей
газотурбінних двигунів
Проведено роботу по впровадженню технології рафінування розплаву в процесі вакуумно-індукційної плавки з вико-
ристанням у шихті 100 % технологічного зворотного сплаву ВЖЛ12Э-ВИ. Розроблено технологію отримання якісного
зливка у сталевому кокілі з заливальною чашею та утеплювальною вставкою. Досліджено вплив температур-но-
часової обробки розплаву на службові характеристики сплаву.
The technology of melt refining during vacuum induction melting with charge containing 100 % of process-recycled alloy is
being implemented. The method to obtain high-quality ingot in a steel chill mould with a pouring basin and a heat-insulating
insert has been developed. The influence of melt temporal heat treatment on the alloy performance characteristics has been
studied.
Ключові слова
Yel'kin O., Naumik V., Zelenyuk A.
Use of 100 % recycled material in casting of gas turbine engine parts
Keywords
time-temperature treatment, critical temperatures, refining, melting, recycled material, alloy,
melt, casting, chill mould, melt charging, charge, billet, gating system
Поступила 01.03.11
температурно-часова обробка, критичні температури, рафінування, плавка, технологічне
повернення, сплав, розплав, злиток, кокіль, заливання розплаву, шихта, мірна заготовка,
ливникова система
Анотація
Анотація
|