Исследование технологических параметров процесса получения чугунных отливок для работы в условиях износа

В работе дано подробное описание состояния вопроса, который касается актуальности повышения износостойкости деталей машин и механизмов, работающих в условиях интенсивного абразивного и ударно-абразивного износа. Изложены основные актуальные направления решения этой проблемы. Высветлены преимущества...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2019
Автор:	Лукьяненко, И.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2019
Назва видання:	Металл и литье Украины
Теми:	Специальные методы литья
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/166620
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:	Исследование технологических параметров процесса получения чугунных отливок для работы в условиях износа / И.В. Лукьяненко // Металл и литье Украины. — 2019. — № 3-4 (310-311). — С. 34-40. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-166620
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1666202020-02-28T01:25:57Z Исследование технологических параметров процесса получения чугунных отливок для работы в условиях износа Лукьяненко, И.В. Специальные методы литья В работе дано подробное описание состояния вопроса, который касается актуальности повышения износостойкости деталей машин и механизмов, работающих в условиях интенсивного абразивного и ударно-абразивного износа. Изложены основные актуальные направления решения этой проблемы. Высветлены преимущества использования биметаллов в мировой и отечественной практике, а также приведены основные группы методов, которые характеризуются общностью технологических приемов, производства биметаллов и многослойных материалов с использованием технологий литья. У роботі дано детальний опис стану питання щодо актуальності підвищення зносостійкості деталей машин і механізмів, які працюють в умовах інтенсивного абразивного і ударно-абразивного зношування. Викладено основні актуальні напрямки вирішення цієї проблеми. Висвітлено переваги використання біметалів у світовій і вітчизняній практиці, а також наведено основні групи методів, які характеризуються спільністю технологічних прийомів, виробництва біметалів і багатошарових матеріалів з використанням ливарних технологій. The paper provides a detailed description of the state of the issue, which concerns the relevance of improving the wear resistance of machine and mechanisms parts operating under conditions of intense abrasive and impact-abrasive wear. The basic actual directions of the solution of this problem are stated. The advantages of using bimetals in the global and domestic practice are highlighted, and the main groups of methods that are characterized by common technological methods, production of bimetals and multilayer materials using casting technologies are given. The paper provides a detailed description of the state of the issue, which concerns the relevance of improving the wear resistance of machine and mechanisms parts operating under conditions of intense abrasive and impact-abrasive wear. The basic actual directions of the solution of this problem are stated. The advantages of using bimetals in the global and domestic practice are highlighted, and the main groups of methods that are characterized by common technological methods, production of bimetals and multilayer materials using casting technologies are given. 2019 Article Исследование технологических параметров процесса получения чугунных отливок для работы в условиях износа / И.В. Лукьяненко // Металл и литье Украины. — 2019. — № 3-4 (310-311). — С. 34-40. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 2077-1304 DOI: https://doi.org/10.15407/pmach2019.03.034 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/166620 621.74 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
topic	Специальные методы литья Специальные методы литья
spellingShingle	Специальные методы литья Специальные методы литья Лукьяненко, И.В. Исследование технологических параметров процесса получения чугунных отливок для работы в условиях износа Металл и литье Украины
description	В работе дано подробное описание состояния вопроса, который касается актуальности повышения износостойкости деталей машин и механизмов, работающих в условиях интенсивного абразивного и ударно-абразивного износа. Изложены основные актуальные направления решения этой проблемы. Высветлены преимущества использования биметаллов в мировой и отечественной практике, а также приведены основные группы методов, которые характеризуются общностью технологических приемов, производства биметаллов и многослойных материалов с использованием технологий литья.
format	Article
author	Лукьяненко, И.В.
author_facet	Лукьяненко, И.В.
author_sort	Лукьяненко, И.В.
title	Исследование технологических параметров процесса получения чугунных отливок для работы в условиях износа
title_short	Исследование технологических параметров процесса получения чугунных отливок для работы в условиях износа
title_full	Исследование технологических параметров процесса получения чугунных отливок для работы в условиях износа
title_fullStr	Исследование технологических параметров процесса получения чугунных отливок для работы в условиях износа
title_full_unstemmed	Исследование технологических параметров процесса получения чугунных отливок для работы в условиях износа
title_sort	исследование технологических параметров процесса получения чугунных отливок для работы в условиях износа
publisher	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
publishDate	2019
topic_facet	Специальные методы литья
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/166620
citation_txt	Исследование технологических параметров процесса получения чугунных отливок для работы в условиях износа / И.В. Лукьяненко // Металл и литье Украины. — 2019. — № 3-4 (310-311). — С. 34-40. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.
series	Металл и литье Украины
work_keys_str_mv	AT lukʹânenkoiv issledovanietehnologičeskihparametrovprocessapolučeniâčugunnyhotlivokdlârabotyvusloviâhiznosa
first_indexed	2025-07-14T22:18:54Z
last_indexed	2025-07-14T22:18:54Z
_version_	1837662506368106496
fulltext	34 ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2019. № 3-4 (310-311) СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ЛИТЬЯ д. К такому оборудованию относят: бульдозеры, дра- глайны, дробилки, мельницы, отбойные плиты, бун- кера и др. [1, 2]. Снижение долговечности, надежности, а также ухудшение экономической эффективности от эксплу- атации машин и механизмов вместе с наличием без- возвратных потерь металла обусловлено использо- ванием деталей с недостаточной износостойкостью для работы в тех или иных условиях эксплуатации. Однако, одновременно с этим, в различных отрас- лях промышленности постоянно возрастает спрос на продукты переработки минерального сырья. Так, по данным авторов [2], для строительства современных автомобильных дорог и скоростных железнодорож- ных линий по новым технологиям ежегодно требует- ся более 6 млн т кубовидного щебня. Таким образом, по мнению авторов [2], проблема повышения износостойкости материалов, увеличе- ния технического ресурса деталей машин и оборудо- В мировой и отечественной промышленности остро стоит вопрос повышения износостойкости деталей машин и механизмов. По данным источ- ника [1], при добыче и обогащении руды, угля, цементного сырья, камня и т. п. из-за абразивного износа расходуются сотни тысяч тонн металла. На примере США ориентировочные годовые затраты на производство износостойких отливок составляют 2,8 млрд долл. при их производстве свыше 280 тыс. т в год [1]. Неотъемлемой частью процесса эксплуатации многих деталей машин и механизмов является износ. В определенных случаях, связанных с конкретными условиями эксплуатации таких деталей, интенсив- ность износа чрезвычайно высока [2]. Абразивному и ударно-абразивному износу подвергается большая группа машин и оборудования, задействованных в добыче, перемещении и переработке минерального сырья, например, дробление гранита, базальта и т. УДК 621.74 И.В. Лукьяненко, ассистент, e-mail: lukianenkoiv@gmail.com, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-1043-9688, ResearcherID: J-7294-2017 Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского», Киев, Украина Исследование технологических параметров процесса получения чугунных отливок для работы в условиях износа В работе дано подробное описание состояния вопроса, который касается актуальности повышения износостойкости деталей машин и механизмов, работающих в условиях интенсивного абразивного и ударно- абразивного износа. Изложены основные актуальные направления решения этой проблемы. Высветлены преимущества использования биметаллов в мировой и отечественной практике, а также приведены основные группы методов, которые характеризуются общностью технологических приемов, производства биметаллов и многослойных материалов с использованием технологий литья. Подробно рассмотрен способ получения отливки с разными структурой и свойствами в разных ее частях из расплава чугуна одного химического состава для работы в условиях абразивного и ударно-абразивного износа. Основываясь на данном способе, проведены исследования технологических факторов, которые влияют на получения чугунных отливок с дифференцированными свойствами, а именно временного интервала между этапами заливки литейной формы. Исходя из результатов первичного эксперимента, был применен метод компьютерного моделирования процессов заливки и кристаллизации расплава, который, после дополнительной математической обработки, позволил определить вероятные границы временного интервала выдержки между заливками. В результате проведения дальнейших экспериментов подтверждены результаты компьютерного моделирования и определены оптимальные временные рамки исследуемого интервала выдержки. Также в работе приведены данные по структурным составляющим, которые образовались в разных частях отливки, в том числе и переходной зоне между слоем высокопрочного чугуна с шаровидным графитом и белого чугуна. Получены данные касаемо твердости рабочего слоя отливки и слоя основы, а также установлены размеры переходного слоя, который образовывается при использовании исследуемой технологии производства. Ключевые слова: абразивный износ, белый чугун, высокопрочный чугун с шаровидным графитом, внутриформенное модифицирование, двухслойная чугунная отливка, дифференцированные свойства, литье в песчано-глинистые формы, переходная зона, реакционная камера, ударно-абразивный износ. 35ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2019. № 3-4 (310-311) СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ЛИТЬЯ в структуре включений графита той или иной формы и отсутствии твердых карбидных включений. На основе метода получения многослойных отли- вок последовательной заливкой расплавов в форму через автономные литниковые системы исследова- телями [6, 7, 8] был разработан и предложен метод получения чугунных отливок из расплава чугуна од- ного химического состава модифицированием его в литейной форме. Данный метод позволяет получать чугунные отливки для работы в условиях абразивно- го или ударно-абразивного износа с рабочим слоем из белого чугуна с твердыми карбидными включения- ми. Сущность процесса заключается в поэтапной за- ливке литейной формы чугуном одного химического состава через независимые литниковые системы, в состав одной из которых входит реакционная каме- ра с измельченным модификатором для проведения внутриформенного модифицирования чугуна, что в свою очередь позволяет обеспечить дифференциа- цию свойств в отливке [9]. Целью данной работы была разработка тех- нологических параметров процесса получения двух- слойных чугунных отливок с дифференцированными свойствами для работы в условиях абразивного и ударно-абразивного износа. Кристаллизацию первой порции расплава необходимо провести по метаста- бильной системе, что позволит сформировать рабо- чий износостойкий слой отливки. Во втором слое от- ливки необходимо обеспечить кристаллизацию чугу- на с графитом шаровидной формы, что обеспечивает возможность работы отливки в условиях абразивного и ударно-абразивного износа, для этого необходимо произвести внутриформенную обработку расплава сфероидизирующим модификатором с образовани- ем графита шаровидной формы. Основными услови- ями получения таких отливок является обеспечение невозможности перемешивания чугунов после вто- рого этапа заливки и обеспечения бездефектности переходного слоя. Для проведения исследований объектом выбра- но отливку размерами 240×120×50 мм. Подведение расплава в полость формы осуществляли через две независимые литниковые системы. Первый этап за- ливки проводили через первую литниковую систему, проходя по которой порция расплава непосредствен- но попадала в полость формы. На втором этапе по второй литниковой системе расплав попадал в ре- акционную камеру со сфероидизирующим модифи- катором, в качестве которого был выбран ферроси- ликомагниевый модификатор ФСМг7, и после моди- фицирования дозаполнял оставшуюся часть полости литейной формы (рис. 1). В качестве исходного ма- териала для проведения исследований был выбран чугун с углеродным эквивалентом на уровне от 3,1 до 3,2 %, кристаллизация которого в условиях заливки в сухую песчано-глинистую форму проходит по мета- стабильной системе [10]. Экспресс-оценку результатов эксперимента про- водили визуальным методом по виду макроструктуры излома в верхней и нижней части чугунной отливки в ее центральном сечении. Дополнительную информа- вания, работающих в условиях активного износа при значительных нагрузках, сокращения безвозвратных потерь металла, снижения расхода высоколегиро- ванных дорогостоящих сплавов является одной из наиболее актуальных в Украине и мире на сегод- няшний день. Перспективным вариантом решения обозначенной проблемы, по мнению авторов [3, 4], является использование такого класса материалов как биметаллы, важнейшей особенностью изделий из которых является сочетание в себе уникального комплекса свойств. Обеспечение оптимального со- четания свойств и их дифференциации по сечению отливок позволяют использовать их в тех отраслях промышленности, в которых условия работы связа- ны, в том числе, с интенсивным износом, таких как горнорудное производство, металлургия, цементная и нефтехимическая промышленность, машинострое- ние, строительство, сельское хозяйство, энергетика и др. [2]. По данным авторов [5], использование биметал- лических отливок в качестве деталей машин и ме- ханизмов, работающих в условиях интенсивного абразивного, ударно-абразивного и гидроабразив- ного износа, позволяет повысить в 2,5–6,0 раз экс- плуатационный ресурс работы этих деталей, а также снизить применение высоколегированных дорого- стоящих сплавов и остродефицитных компонентов до 70 %. Среди существующих методов получения износо- стойких биметаллических и многослойных отливок, которые характеризуются общностью технологиче- ских приемов, авторы работы [5] выделяют основные четыре группы: – заливка жидкого металла на твердую заготовку, расположенную в литейной форме; – последовательная заливка расплавов в форму через автономные литниковые системы; – последовательная заливка расплавов в излож- ницу центробежной машины; – одновременная заливка расплавов в форму с разделительными перегородками. Однако вышеуказанные методы получения биме- таллических и многослойных отливок предполагают использование двух различных расплавов, что при- водит к усложнению технологического процесса их производства и, как следствие, к удорожанию готовой продукции. В тоже время, условия работы таких от- ливок позволяют применять в их рабочем слое белые чугуны различных типов, в структуре которых присут- ствуют карбиды, благодаря которым износостойкость чугунов, по данным работы [1], в 5–10 раз выше, чем у конструкционных сталей. Остальную часть отлив- ки нецелесообразно выполнять из такого материа- ла, поскольку высокая его твердость, из-за наличия карбидов в структуре, приводит к ухудшению его об- рабатываемости или вовсе к невозможности механи- ческой обработки в текущих условиях производства. Поскольку кристаллизационные процессы в чугуне довольно разнообразны, в зависимости от опреде- ленных условий, то возможно обеспечить кристалли- зацию чугуна по стабильной системе с образованием 36 ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2019. № 3-4 (310-311) СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ЛИТЬЯ цию получали, используя металлографический ана- лиз и определяя твердость разных слоев образцов. Авторами [11] отмечается, что при получении би- металлической отливки по схожей технологии доливка второго слоя происходит в то время, когда поверхность первого слой находится в жидком или жидко-твердом состоянии, то есть интервал между последовательны- ми заливками сводится к минимуму. По результатам исследований установлено, что при минимальном интервале выдержки в несколько секунд между этапами заливки расплава дифферен- циация структуры в отливке не наблюдается, а отлив- ка кристаллизуется с однородной структурой серого чугуна с пластинчатым графитом. Для ориентировочного определения временного интервала выдержки между последовательными за- ливками расплава использовали метод компьютер- ного моделирования (рис. 2). В качестве объектов исследования построены модели длиной и шириной 100×100 мм. Высоту моделей варьировали в диапа- зоне от 5 до 50 мм с шагом в 5 мм, что моделирует толщины стенок мелких чугунных отливок, исполь- зуемых промышленностью. В центре масс каждой модели было установлено датчик, который в режиме реального времени фиксировал значение темпера- туры моделируемого расплава. Для набора допол- нительных данных по времени кристаллизации тем- пературы заливки расплава для проведения компью- терного моделирования изменяли от 1300 до 1500 °С с шагом 50 °С. По результатам проведенного моделирования бы- ли записаны кривые охлаждения расплава в центре масс каждой из модели. После математической об- работки полученных данных были построены зависи- мости времени кристаллизации расплава от толщины стенки моделей при различных температурах залив- ки (рис. 3). По полученным результатам установлено, что при температуре заливки 1300 °С первого слоя отливки толщиной 25 мм, время его кристаллизации составляет около 100 c. Из этого следует, что при та- кой выдержке между заливками гарантированно не произойдет гидродинамическое перемешивание чу- гунов внутри литейной формы, отсутствие которого является важным условием получения отливки с диф- ференцированными свойствами. Таким же образом время кристаллизации можно определить и для слу- чаев с более высокими температурами заливки в ис- следуемом диапазоне толщин стенок. Для проверки полученных результатов и проведения дальнейших экспериментов установлены временные интервалы между этапами заливки на уровне 30, 60, 90 и 120 с. В результате проведенных экспериментов уста- новлено, что дифференциация структуры и свойств в отливке обеспечивается при интервале между по- следовательными заливками на уровне 60 с и выше. При выдержке между этапами заливки 120 с на по- верхности залитой первой порции расплава образу- ется оксидная пленка, которая приводит к частично- му расслоению отливки в месте соединения слоев после выбивки формы. Также излучение тепла от- крытой поверхностью расплава способствует потере прочности формовочной смеси, расположенной над расплавом, ее отслоению и осыпанию на зеркало, что приводит к образованию дефектов в виде песча- ных раковин между слоями чугунов при различном интервале выдержки. Однако предотвратить осы- Схема отливки з литниковыми системами: 1 – пер- вая литниковая система; 2 – отливка; 3 – реакционная ка- мера во второй литниковой системе; 4 – вторая литниковая система Влияние толщины стенки модели на время кри- сталлизации при различных температурах заливки: 1 – 1300 °С; 2 – 1350 °С; 3 – 1400 °С; 4 – 1450 °С; 5 – 1500 °С Схема моделирования процесса заливки и кри- сталлизации чугуна Рис. 1. Рис. 3. Рис. 2. 37ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2019. № 3-4 (310-311) СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ЛИТЬЯ пания формовочной смеси можно, используя такие технологические приемы, как окрашивание рабочей полости верхней полуформы, использование обли- цовочных смесей повышенной прочности, примене- ние добавок, повышающих прочность формовочной смеси, и т. д., что положительно сказывается на по- лучении качественного соединения слоев в отливках с интервалом выдержки между последовательными заливками до 120 с. По виду макроструктуры излома в верхней и ниж- ней части отливки установлено, что равномерные по толщине слои белого и высокопрочного чугуна с без- дефектной переходной зоной обеспечивает выдержка между этапами последовательной заливки на уровне 60–90 с. В микроструктуре нижней части отливки, кри- сталлизация чугуна в которой происходила по мета- стабильной системе, наблюдаются включения твер- дых составляющих, таких как структурно свободный цементит и ледебуритная эвтектика, которые равно- мерно распределены в перлитной металлической матрице. Переходная зона между слоями объединя- ла дендриты цементита, включение ледебуритной эвтектики и включения графита шаровидной формы в перлитной металлической матрице. В микрострук- туре верхнего слоя наблюдались включения графита шаровидной формы в ферритной оторочке в перлито- ферритной металлической матрице (рис. 4). Дифференциация структуры по сечению отливки подтверждается изменением твердости. Установле- но, что при получении отливок с сочетанием слоев белого и высокопрочного чугуна, разница твердости между верхней и нижней плоскостями отливки нахо- диться на уровне 230–280 НВ. При этом твердость поверхности высокопрочного слоя отливки в литом состоянии составляет 210–218 НВ, а твердость по- верхности слоя белого чугуна – 447-480 НВ. Следует отметить, что при времени выдержки между этапами заливки 30 с, разница в твердости различных слоев отливки практически отсутствует вследствие их пе- ремешивания в литейной форме (рис. 5), а с учетом возможности образования дефектов в переходной зоне и, как следствие, расслоению отливки, выдерж- ка 120 с и более нецелесообразна даже при поло- жительных результатах дифференциации структуры в разных ее слоях. Установлено, что в полученных по такой техно- логии двухслойных чугунных отливках из белого и высокопрочного чугуна, размер переходной зоны по плоскости контакта между слоями находится в диа- пазоне от 690 до 875 мкм (рис. 6). При этом сама переходная зона характеризуется отсутствием ка- ких-либо дефектов, связанных с образованием пор и раковин, а также оксидных включений, которые возможны в отливках, полученных по схожим тех- нологиям, что позволяет обеспечить качественное Микроструктуры в различных частях отливки: а – нижний слой; б – переходная зона; в – верхний слойРис. 4. а б в Влияние времени выдержки между этапами после- довательной заливки на твердость слоев отливки: 1 – слой высокопрочного чугуна; 2 – слой белого чугуна Микроструктура переходной зоны двухслойной чу- гунной отливки Рис. 5. Рис. 6. 38 ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2019. № 3-4 (310-311) СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ЛИТЬЯ 1. Гарбер М.Е. Износостойкие белые чугуны: свойства, структура, технология, эксплуатация. М.: Машиностроение, 2010. 280 с. 2. Каричковский П.Н., Шинский И.О., Клименко Л.М. Способы повышения технического ресурса, эксплуатационной на- дежности рабочих органов дробильно-размольного оборудования. Металл и литье Украины. 2009. № 7–8. С. 56–60. 3. Костенко Г.Д., Пеликан О.А., Болгар С.А., Костенко Д.Г. Износостойкие биметаллические отливки на основе сплавов железа. Металл и литье Украины. 1998. № 9–10. С. 30–33. 4. Костенко Г.Д., Диюк Л.М., Костенко Д.Г., Пеликан О.А., Болгар С.А., Клименко Л.М. Исследование физико-хими- ческих процессов при формировании биметаллических отливок на основе железоуглеродистых сплавов. Процессы литья. 2006. № 3. С. 37–41. 5. Ширяев В.В., Пеликан О.А., Шинский И.О., Глушков Д.В., Романенко Ю.Н. Технологические особенности производства биметаллических (многослойных) отливок повышенной износостойкости. Металл и литье Украины. 2009. № 7–8. С. 52–56. 6. Фесенко М.А., Фесенко А.Н. Перспективные направления использования метода внутриформенного модифицирова- ния расплава для изготовления отливок с заданными эксплуатационными свойствами. Литье и металлургия. 2013. № 4(73). С. 35–41. 7. Фесенко М.А. Новые технологии изготовления отливок модифицированием чугуна в литейной форме. Металл и ли- тье Украины. 2014. № 11. С. 10–16. 8. Пат. № 41383 U200811908, В22 D27/00. Спосіб виготовлення виливків з диференційованими структурою і властивостя- ми / А.М. Фесенко, М.А. Фесенко, В.О. Косячков, К.В. Ємельяненко; заявл. 07.10.2008; опубл. 25.05.2009, Бюл. № 10, 2009. 9. Фесенко М.А., Фесенко А.Н., Косячков В.А. Внутриформенное модифицирование для получения чугунных отливок с дифференцированными структурой и свойствами. Литейное производство. 2010. № 1. С. 7–12. 10. Пат. № 27681 U200707328, В22D27/00. Спосіб виготовлення виливків з дифференційованами властивостями / Фесен- ко М.А., Косячков В.О. Фесенко А.М; заявл. 02.07.2007; опубл. 12.11.2007, Бюл. № 18, 2007. 11. Yong-chang Zhu, Zun-jie Wei, Shou-fan Rong, Hong-wei Wang, Chun-ming Zou. Formation mechanism of bimetal composite layer between LCS and HCCI. China foundry. 2016. Vol. 13, № 6. P. 396–401. 1. Garber, M.E. (2010). Wear-resistant white cast irons: properties, structure, technology, operation. Moscow: Mashinostroenie, 280 p. [in Russian]. 2. Karychkovsky, P.N., Shynsky, I.O., Klymenko, L.M. (2009). Methods of increasing of the technical resource, operation reliability of the working parts of crushing-and-milling equipment. Metall i lit’e Ukrainy, no. 7–8, pp. 56–60 [in Russian]. 3. Kostenko, G.D., Pelikan, O.A., Kostenko, D.G. (1998). Wear-resistant bimetallic castings based on iron alloys. Metall i lit’e Ukrainy, no. 9–10, pp. 30–33 [in Russian]. 4. Kostenko, G.D., Diuk, L.M., Kostenko, D.G., Pelikan, O.A., Bolgar, S.A., Klimenko, L.M. (2006). Study of physico-chemical processes in the formation of bimetallic castings based on iron-carbon alloys, Casting processes, no. 3, pp. 37–41 [in Russian]. 5. Shiryaev, V.V., Pelikan, O.A., Shynsky, I.O., Glushkov, D.V., Romanenko, Yu. N. (2009). Technological peculiarities of the bimetallic (multi-layer) castings production of high wear resistance. Metall i lit’e Ukrainy, no. 7–8, pp. 52–56 [in Russian]. ЛИТЕРАТУРА REFERENCES соединение слоев и надежную работу отливки в ус- ловиях износа. Выводы Результаты компьютерного моделирования пол- ностью подтверждаются результатами исследований и доказывают целесообразность разработанной тех- нологии получения чугунных отливок с дифферен- цированными свойствами для работы в условиях абразивного и ударно-абразивного износа. Установ- лено, что возможность дифференциации в отливке обеспечивается условиями не смешивания чугунов, поочередно залитых в литейную форму, что обеспе- чивается кристаллизацией первого слоя отливки до- статочной толщины за определенное время. С помо- щью моделирования определены временные рамки между этапами заливки и проведены эксперименты, в результате которых получены отливки с диффе- ренцированными свойствами. Также, в результате проведенных экспериментов, даны рекомендации касательно технологии литейной формы, которые минимизируют возможный брак по ее вине. Установ- лено, что исследуемая технология позволяет полу- чить переходную зону между слоем белого чугуна и высокопрочного чугуна с шаровидным графитом размером до 1 мм, в состав которой входят включе- ния цементита, ледебурита и шаровидного графита в перлитной металлической матрице. Поступила 04.04.2019 39ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2019. № 3-4 (310-311) СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ЛИТЬЯ Received 04.04.2019 6. Fesenko, M.A., Fesenko, A.N. (2013). Promising areas of use of the method of in-mold modification of the melt for the manufacture of castings with specified operating properties. Lit’e i metallurgiya. Casting and metallurgy, no. 4(73), pp. 35–41 [in Russian]. 7. Fesenko M.A. (2014). New technologies for production of castings by in-mold inoculation. Metall i lit’e Ukrainy, no. 11, pp. 10–16 [in Russian]. 8. Fesenko, A.M., Fesenko, M.A., Kosiachkov, V.O., Yemelianenko, K.V. (2009). Patent no. 41383 U200811908, V22 D27/00. Method of making castings with differentiated structure and properties. Zaiavl. 07.10.2008, opubl. 25.05.2009, Biul. no. 10 [in Ukrainian]. 9. Fesenko, M.A., Fesenko, A.N., Kosiachkov, V.A. (2010). In-mold modification for the production of cast iron castings with differentiated structure and properties. Liteinoe proizvodstvo, no. 1, pp. 7–12 [in Russian]. 10. Fesenko, M.A., Kosiachkov, V.O., Fesenko, A.M. (2007). Patent no. 27681 U200707328, В22D27/00. Method of making castings with differentiated properties. Zaiavl. 02.07.2007, opubl. 12.11.2007, Biul. no. 18 [in Ukrainian]. 11. Yong-chang Zhu, Zun-jie Wei, Shou-fan Rong, Hong-wei Wang & Chun-ming Zou (2016). Formation mechanism of bimetal composite layer between LCS and HCCI. China foundry, Vol. 13, no. 6, pp. 396–401 [in English]. Анотація І.В. Лук’яненко, асистент, e-mail: lukianenkoiv@gmail.com, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-1043-9688, ResearcherID: J-7294-2017 Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, Україна Дослідження технологічних параметрів процесу отримання чавунних виливків для роботи в умовах зношування У роботі дано детальний опис стану питання щодо актуальності підвищення зносостійкості деталей машин і механізмів, які працюють в умовах інтенсивного абразивного і ударно-абразивного зношування. Викладено основні актуальні напрямки вирішення цієї проблеми. Висвітлено переваги використання біметалів у світовій і вітчизняній практиці, а також наведено основні групи методів, які характеризуються спільністю технологічних прийомів, виробництва біметалів і багатошарових матеріалів з використанням ливарних технологій. Детально розглянуто спосіб отримання виливка з різними структурою і властивостями в різних його частинах з розплаву чавуну одного хімічного складу для роботи в умовах абразивного і ударно-абразивного зношування. Ґрунтуючись на даному способі, проведено дослідження технологічних факторів, які впливають на отримання чавунних виливків з диференційованими властивостями, а саме тимчасового інтервалу між етапами заливання ливарної форми. Виходячи з результатів первинного експерименту, було застосовано метод комп’ютерного моделювання процесів заливання і кристалізації розплаву, який, після додаткової математичної обробки, дозволив визначити ймовірні межі тимчасового інтервалу витримки між заливаннями. В результаті проведення подальших експериментів підтверджено результати комп’ютерного моделювання та визначено оптимальні тимчасові рамки досліджуваного інтервалу витримки. Також в роботі наведено дані щодо структурних складових, які утворилися в різних частинах виливка, в тому числі в перехідній зоні між шаром високоміцного чавуну з кулястим графітом і білого чавуну. Отримано дані стосовно твердості робочого шару виливка і шару основи, а також встановлено розміри перехідного шару, який утворюється при використанні досліджуваної технології виробництва. Ключові слова Абразивне зношування, білий чавун, високоміцний чавун з кулястим графітом, внутрішньоформове модифікування, двошаровий чавунний виливок, диференційовані властивості, лиття в піщано-глинисті форми, перехідна зона, реакційна камера, ударно- абразивне зношування. 40 ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2019. № 3-4 (310-311) СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ЛИТЬЯ Summary The paper provides a detailed description of the state of the issue, which concerns the relevance of improving the wear resistance of machine and mechanisms parts operating under conditions of intense abrasive and impact-abrasive wear. The basic actual directions of the solution of this problem are stated. The advantages of using bimetals in the global and domestic practice are highlighted, and the main groups of methods that are characterized by common technological methods, production of bimetals and multilayer materials using casting technologies are given. Considered in detail the method of producing castings with different structures and properties in different parts of it from a cast iron melt of the same chemical composition for work under conditions of abrasive and impact-abrasive wear. Based on this method, studies of technological factors that affect the production of iron castings with differentiated properties, namely the time interval between the steps of pouring the mold, have been carried out. Based on the results of the primary experiment, a method of computer simulation of the processes of melt pouring and crystallization was applied, which, after additional mathematical processing, made it possible to determine the probable limits of the exposure time interval between the pouring. As a result of further experiments, the results of computer simulation were confirmed and the optimal time frames of the exposure interval under study were determined. The paper also presents data on structural components that were formed in different parts of the casting, including the transition zone between a layer of ductile cast iron and white cast iron. Data were obtained regarding the hardness of the working layer of the casting and the base layer, as well as the dimensions of the transition layer, which is formed when using the production technology under investigation, are established. Abrasive wear, white cast iron, ductile cast iron, in-mold modification, two-layer cast iron cast- ing, differentiated properties, sand-clay mold casting, transition zone, reaction chamber, im- pact-abrasive wear. Keywords I.V. Lukianenko, assistant, e-mail: lukianenkoiv@gmail.com, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-1043-9688, ResearcherID: J-7294-2017 National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”, Kyiv, Ukraine Research of technological parameters of the process of iron castings obtaining for work in wearing conditions

Исследование технологических параметров процесса получения чугунных отливок для работы в условиях износа

Репозитарії

Схожі ресурси