Методи виробництва виливків для грунтообробної техніки, різальних та ударних інструментів, що самозаточуються

Анотація

Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України (Київ, Україна)

УДК 669.13: 621.74.045

Розробка способів керування структурою литих матеріалів і створення регульовано-диференційованих механічних властивостей залізовуглецевих сплавів для ґрунтообробних органів і різальних інструментів розкриває як ресурсоефективний потенціал цих сплавів, так і дозволяє створити ефективні методи виробництва. Це стосується можливості взаємного доповнення процесів лиття металу і термообробки затверділого виливка з його гарячого литого стану, що значно скорочує процес виробництва термообробленого виливка. В даній розробці використали процес лиття за моделями, що газифікуються. За прикладом з біоніки про такі властивості зубів гризунів (бобрів, щурів), як різна твердість поверхні зуба, що зумовлює його самозаточування, створено умови самозагострювання металевих виробів. Ці вироби функціонують в екстремальних умовах і їх методи виробництва відпрацьовували на прикладі виготовлення з високоміцного чавуну. В результаті виконаної роботи нами розроблено метод виготовлення виливків з ВЧ зі створенням диференційованих значень твердості на різних поверхнях виливка, що дає можливість самозагострювання зуба, лемеха, різця чи долота по мірі його зношування. Це підвищить продуктивність застосування таких виробів, що функціонують в екстремальних умовах, зекономить ресурси, що призводять до руху цих виробів, та витрати на їх заточку чи заміну. Для цих методів, крім водяного гартувального середовища, використано ресурсоефективний спосіб гартування виливка за допомогою продування контейнерної форми і псевдозрідження у ній формувального піску без застосування лужних, рідкометалевих, кислотних чи синтетичних гартувальних рідин з негативним впливом на середовище і непростою, капіталоємною та екологічно несприятливою системою їх очищення, обороту та утилізацією відходів. Набуття такої характеристики як самозаточування під впливом зовнішніх факторів наближає описані матеріали до смарт-матеріалів (smart material).

Список літератури

1. John R. Keough, PE. Tim Dorn, Kathy L. Hayrynen et al. Agricultural Applications of Austempered Iron Components. URL: https://www.researchgate.net/publication/242359329
2. International application WO2008076497A1. IPC: C22C 37/10, C21C 1/10. As-cast carbidic ductile iron / J. P. Lemke, R. E. Eppich. Publication 26.06.2008.
3. Saghafian L. H. et al. Comparison of Wear Behavior of a Ductile Iron in Austempered and Quenched-Tempered Conditions. URL: https://www.researchgate.net/publication/356147832
4. Патент 19545 А Україна, МПК C21D 1/18, C21D 5/00. Спосіб ізотермічного гартування деталей із залізовуглецевих сплавів / І. Г. Неїжко. Опубл. 25.12.1997. Бюл. № 6.
5. Макаренко К. В. Рациональное структурирование графитизированных чугунов. Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2014. № 2. С. 196–205.
6. Найдек В. Л., Гаврилюк В. П., Неижко И. Г. Бейнитный высокопрочный чугун. Киев: ФТИМС НАН Украины, 2008. 139 с.
7. Нахтигаль В. Бионика. М.: Мир книги, 2007. 128 с.
8. Патент 106005 Україна, МПК В22D 27/04. Спосіб охолодження виливків у ливарній формі чи контейнері з сипким наповнювачем / В. С. Дорошенко, П. Б. Калюжний. Опубл. 11.04.2016, Бюл. № 7.
9. Kaliuzhnyi P. Influence of Sand Fluidization on Structure and Properties of Aluminum Lost Foam Casting. Archives of Foundry Engineering. 2020. Vol. 20. No. 1. P. 122–126.
10. Патент 123731 Україна, МПК B22 D7/00, B22 D23/00, С21D5/02, С21D1/20, B22 D27/04. Спосіб виготовлення виливків з бейнітного або аусферитного чавуну з кулястим графітом / В. С. Дорошенко, В. О. Шинський. Опубл. 12.03.2018, Бюл. № 5.