Тонкостінний виливок з високоміцного сплаву як одне з головних завдань ливарного виробництва: Processy litʹâ, 2020, Tom 141, №3, p.47-55

В. C.  Дорошенко; П. Б.  Калюжний

doi:10.15407/plit2020.03.047

Автор(и)

В. C. Дорошенко Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України (Київ, Україна)
П. Б. Калюжний Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України (Київ, Україна)

DOI:

https://doi.org/10.15407/plit2020.03.047

Ключові слова:

тонкостінні виливки, високоміцні сплави, ступінчате охолодження, механічні властивості, лиття за моделями, що газифікуються

Анотація

Надійшла 28.05.2020

УДК 669.13 (03)

Сучасна тенденція до зниження металоємності виробів може бути задоволена за рахунок використання просторових виливків тонкостінної оболонкової та/чи комірчастої конструкції. Одержати такі виливки можна застосовуючи лиття за моделями, що газифікуються, за якого ливарна модель взаємодіє з двома плинними середовищами – металом, що заливається та за-міщує модель зсередини, і рухомим піщаним середовищем, що оточує модель при формуванні ззовні. Окрім того, отримати тонку стінку в виливках полегшеної маси дозволяє застосування високоміцних сплавів, які можуть бути одержані з використанням методів управління структу-рою, включаючи ступінчасте охолодження. За рахунок останнього у виробах з чавуну та сталі можна отримати багатофазну структуру з метастабільним залишковим аустенітом, що при навантаженні на виливок зазнає деформаційне мартенситне перетворення, зміцнюючи таким чином сплав. Застосування сухого незв’язного піску при литті за моделями, що газифікуються, дозволяє проводити швидке вибивання з форми гарячого виливка, та використовувати цей пісок в якості середовища для ізотермічної витримки виливка при ступінчастому охолодженні методом ізотермічного гартування. На відміну від сталевих і чавунних виливків, де підвищення механічних властивостей досягається процесами подібними термічній обробці, в алюмінієвих деталях підвищення механічних характеристик можливо при швидкому охолодженні виливка методом абляційного лиття. Суть даного методу полягає у розмиванні водними струменями ливарної форми під час тверднення виливка, при цьому вода, контактуючи з поверхнею виливка, створює умови для інтенсивного охолодження сплаву та, як наслідок, утворення дріб-нозернистої структури. В такий спосіб одержують тонкостінні виливки складної конфігурації, при цьому в якості матеріалу використовують як ливарні так і деформівні алюмінієві сплави. Розглянуті в статті технології сприяють розвитку виробництва легковагих тонкостінних виливків із високоміцних сплавів з поліпшеними експлуатаційними властивостями.

Біографії авторів

В. C. Дорошенко, Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України (Київ, Україна)

д-р техн. наук., ст. наук. співр.

П. Б. Калюжний, Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України (Київ, Україна)

канд. техн. наук., ст. наук. співр.

Посилання

Marchuk, L. S. (2020). Research and analysis of world and domestic factors of development of intellectual potential of enterprises of machine-building branch. State and regions. 1(112), pp. 59–66. [in Ukrainian]

Doroshenko, V. S. (2018). Modeling of castings as shell structures for metal saving purposes. Foundry production. 6, pp. 26–30. [in Russian]

Doroshenko, V. S. (2008). Methods for obtaining frame and cellular cast materials and parts based on gasified models. Foundry production. 9, pp. 28–32. [in Russian]

Doroshenko, V. S. (2013). Mathematical design of frame-cellular castings. Foundry production. 2, pp. 9–12. [in Russian]

Doroshenko, V. S. (2015). Designing lightweight cast frame-cellular metal structures by mod- eling the structures of nature. LAP Lambert Academic Publishing, Saarbruücken, 54. [in Russian]

Doroshenko, V. S. (2013). 3D molding from bulk materials. Foundry production. 4, pp. 8–11. [in Russian]

Doroshenko, V. S., Shinskij, I.O. (2009). 3D technologies for gasified casting. Metal and casting of Ukraine. 4–5, pp. 30–33. [in Russian]

Doroshenko, V. S. (2014). 3D technologies for making castings as examples of additive man- ufacturing. Metal and casting of Ukraine. 12, pp. 4–9. [in Russian]

Doroshenko, V. S. (2015). 3D-technologies in forming and foundry. Litiyo i metallurgiya (Foundry production and metallurgy). 3, pp. 30–39. [in Russian]

Doroshenko, V. S. (2016). Examples of 3D-technologies in foundry processes. Decrease in metal consumption in castings. Litiyo i metallurgiya (Foundry production and metallurgy). 1, pp. 34–39. [in Russian]

Doroshenko, V. S. (2016). Examples of harmonization with the nature of technical and decorative castings. Foundry production.9, pp. 30–37. [in Russian]

Doroshenko, V. S. (2016). Casting on gasified models with metal crystallization under pressure. Foundry production. 1, pp. 25–28. [in Russian]

Shinskij, O. I., Doroshenko, V. S. (2019). Variants of use on rotary conveyor lines of casting methods with metal crystallization under pressure. Casting processes. 6, pp. 24–37. [in Russian]

Doroshenko, V. S. (2016). Examples of metal saving when casting ductile iron into sand molds. Foundry production. 11, pp. 19 –24. [in Russian]

Doroshenko, V. S., Kravchenko, E. V. (2017). New methods of sampling for identification of metal properties by thermal analysis, with the possibility of optimizing cast designs. Foundry produc tion. 2, pp. 28–33. [in Russian]

Doroshenko, V. S. (2017). Prerequisites for the integration of heat treatment into the casting pro cess of ductile iron using gasified models. Metal and casting of Ukraine. 6–7, pp. 10–16. [in Russian]

Shinskij, O. I., Marukovich, E. I., Doroshenko, V. S., Kaliuzhnyi P. B. (2017). Regulating of cast constructions properties by intensifying heat exchange in mold with gasified pattern. Litiyo i met allurgiya (Foundry production and metallurgy). 4, pp. 60–67. DOI: https://doi.org/10.21122/ 1683-6065-2017-4-60-67 [in Russian]

Doroshenko, V. S. (2020). Methods of cooling castings in the design of the LTO process, which complements the technology of casting and heat treatment. Casting processes. 1, pp. 3–13. [in Ukrainian]

Doroshenko, V. S. (2020). Casting of protective and wear-resistant structures from isothermally hardened ductile iron. Foundry production. 5, pp. 28–31. [in Russian]

Doroshenko, V. S. (2019). The concept of a casting rotor-conveyor complex with the possibility of controlled cooling of castings, including their heat treatment. Foundry production.8, pp. 15–22. [in Russian]

Grassi, J., Campbell, J., Hartlieb, M., & Major, F. (2009). The Ablation Casting Process. Materi als Science Forum. 618–619, pp. 591–594. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific. net/msf.618-619.591 [in English]

Weiss, D., Grassi, J., Schultz, B., Rohatgi, P. (2011). Testing the Limits of Ablation. Modern Casting. 101/12, pp. 26–29. [in English]

Bohlooli, V., Shabani Mahalli, M. & Boutorabi, S.M.A. (2013). Effect of ablation casting on mi- crostructure and casting properties of A356 aluminium casting alloy. Acta Metallgica Sinica. 26/1, pp. 85–91. DOI: https://doi.org/10.1007/s40195-012-0092-6 [in English]

Dudek, P., Fajkiel, A., Reguła, T. (2014). The Research on the Ablation Casting Technology for Aluminium Alloys. Solid State Phenomena. 223, pp. 70–77. DOI: https://doi.org/10.4028/www. scientific.net/ssp.223.70 [in English]

Tiryakioǧlu, M., Grassi, J. (2016). On the Properties and Performance of Ablation Cast Compo nents. In: Tiryakioǧlu M., Jolly M., Byczynski G. (eds) Shape Casting: 6th International Sympo- sium. Springer, Cham. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-48166-1_12 [in English]

Taghipourian, M., Mohammadaliha, M., Boutorabi, S. M., Mirdamadi, S. H. (2016). The effect of waterjet beginning time on the microstructure and mechanical properties of A356 aluminum alloy during the ablation casting process. Journal of Materials Processing Technology. 238, pp. 89–95. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2016.05.004 [in English]

Hosadyna-Kondracka, M. Major-Gabryś, K. Kamińska, J. Grabarczyk, A. Angrecki, M. (2018). Moulding Sand with Inorganic Cordis Binder for Ablation Casting. Archives of Foundry Engi- neering. 18 (4), pp. 110–115. DOI: 10.24425/afe.2018.125178 [in English]

Major-Gabryś, K., Hosadyna-Kondracka, M., Grabarczyk, A., Kamińska, J. (2019). Selection of hardening technology of moulding sand with hydrated sodium silicate binder devoted to alumi- num alloys ablation casting. Archives of Metallurgy and Materials. 64 (1), pp. 359–364. DOI: 10.24425/amm.2019.126260 [in English]