Статті КЛВ (ДМетІ)

Permanent URI for this collection

http://crust.ust.edu.ua/handle/123456789/15009

ENG: Articles

Browse

Now showing 1 - 20 of 71

Фізичні та ливарні властивості сплавів системи Cu-Sn-Al
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Кімстач, Тетяна Володимирівна; Узлов, Костянтин Іванович; Реп'ях, Сергій Іванович; Мазорчук, Володимир Федорович; Усенко, Руслан Вікторович; Іванова, Людмила Харитонівна
UKR: Мета. Визначення фізичних та ливарних властивостей олов'яно-алюмінієвої бронзи, що містить Sn – до 6,73 % та Al – до 7,53 %, за масою. Методика. Плавки проводили у графітовому тиглі в індукційній печі під шаром деревного вугілля. Температуру ліквідус і солідус сплавів визначали за результатами термографування розплаву, що твердіє. Величину вільної (С) та абсолютно утрудненої (АЗ) лінійної усадки та температуру переходу сплаву з пластичного в пружний стан при охолодженні в ливарній формі визначали за загальноприйнятими методиками. Рідкоплинність бронз оцінювали довжиною заповненого каналу спіральної проби за ГОСТ 16438.Оцінку схильності бронзи БрО3А3 до пригару та до утворення гарячих i холодних тріщин здійснювали за результатами візуального дослідження поверхні зразків. Питому щільність литої бронзи визначали розрахунковим шляхом. Механічні властивості досліджуваних сплавів розраховували за результатами випробувань відповідних зразків при їх ударному вигині при кімнатній температурі відповідно до діючих стандартів. Контроль хімічного складу сплавів здійснювали на прецизійному аналізаторі EXPERT 4L на зразках, вирізаних з трефовидних проб. Мікроструктурні дослідження проводили на металографічних мікрошліфах, приготовлених за стандартними методиками на оптичному мікроскопі Neophot-21. Величину достовірності апроксимації та відповідні залежності будували з використанням комп'ютерної програми EXEL. Результати. За якісними та кількісними показники та оцінки фізичних та ливарних властивостей бронз системи Cu-Sn-Al із вмістом Sn до 6,73 % та Al до 7,53 %, визначено, що з числа можливого вмісту олова і алюмінію в системі Сu-Sn-Al найбільш перспективною є бронза з 3...4% (мас.) кожного з зазначених легуючих компонентів. Наукова новизна. Вперше визначено ряд фізичних та ливарних властивостей бронз системи Cu-Sn-Al із вмістом Sn до 6,73 % та Al до 7,53 %. Вперше встановлено, що лінійна усадка таких бронз, температура переходу з пластичного в пружний стан при охолодженні після затвердіння та величина ударного вигину при нормальній температурі залежать від їх структури, тобто від фазового складу, який визначається вмістом в бронзі її легуючих елементів. Практична значимість. За результатами досліджень фізичних та ливарних властивостей бронзу БрО3АЗ рекомендовано використовувати як ливарний матеріал.
Удосконалення системи класифікації зв’язувальних матеріалів, формувальних і стрижневих сумішей у ливарному виробництві
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Лютий, Ростислав Володимирович; Ямшинський, Михайло Михайлович; Селівьорстов, Вадим Юрійович; Іванов, Валерій Григорович
UKR: Поява нових наукових і технологічних розробок, зокрема створення зв’язувальних компонентів (ЗК) із раніше не дослідженою будовою та властивостями, потребує встановлення їх місця серед інших матеріалів, що зрештою зумовлює галузь їх застосування та створює умови для запровадження у виробництво. Кафедрою ливарного виробництва КПІ ім. Ігоря Сікорського протягом 2010-2021 рр. створено ряд нових екологічних ЗК фосфатного класу, які мають оригінальні схеми синтезу та значною мірою відрізняються від раніше відомих у ливарному виробництві металофосфатних ЗК. Створення цих матеріалів та позитивні результати їх лабораторних випробувань визвали необхідність проведення їх порівняльного аналізу з іншими ЗК та класифікації за загальноприйнятими ознаками. У статті представлено стислу характеристику 12 розроблених ЗК. Створено удосконалену системну класифікацію за хімічною природою та питомою міцністю, яка охоплює усі відомі світові зразки, а також створені нові матеріали. Проаналізовано усі можливі варіанти фізико-хімічних процесів, які призводять до твердіння формувальних та стрижневих сумішей і на цій основі створено нову системну класифікацію. Вказану систему можна розглядати як наукову основу для вибору технологічних режимів зміцнення ливарних форм і стрижнів, аналізу їх поведінки після заливання та під час вибивання форм, можливості повторного використання і регенерації сумішей.
Вибиваємість з виливків піщано-рідкоскляних стрижнів, що структуровані паро-мікрохвильовим затвердінням
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Солоненко, Людмила Ігорівна; Реп'ях, Сергій Іванович; Узлов, Костянтин Іванович; Білий, Олександр Петрович; Усенко, Руслан Вікторович
UKR: Мета досліджень – встановити вплив температури попереднього нагрівання та вмістрідкого скла в піщано-рідкоскляняних сумішах, що структуровані за ПМЗ-процесом на роботу їх руйнування під дією ударного навантаження. Методика.У роботі використовували кварцовий пісок марки 1К2О202, воду, натрієве рідке склоз питомою щільністю 1,42...1,44 г/см3 і силікатним модулем 2,8...3,0. Структурування сумішей проводили в мікрохвильовій печі з випромінюванням частотою 2,45 ГГц і потужністю магнетрона 0,9 кВт. Термічну обробку зразків проводили в лабораторній печі опору в інтервалі температур від 100 до 1100 С з ізотермічною витримкою зразка при заданій температурі впродовж 45...50 хв. Роботу вибивання зразків розраховували за методикою ЦНДІТМАШ. Руйнування зразків структурованих сумішей за ПМЗ-процесом проводили на лабораторному копрі марки 5033А. Структуру зразків досліджували на оптичному мікроскопі при збільшенні 100. Результати. Зі збільшенням температури попереднього нагріву робота вибивання піщано-рідкоскляних сумішей структурованих в паро-мікрохвильовій середовищі за способом ПМЗ, що містять від 0,5 до 2,5 % рідкого скла з модулем 2,8...3,0 знижується за експонентною залежністю і при температурі попереднього нагріву від 800 до 1100 °С, практично, стає рівною нулю. Робота вибивання сумішей, попередньо нагрітих до 600 °С, не перевищує 20 Дж. З цього випливає, що такі стрижні або їх окремі частини можуть бути видалені з виливків ударно-вібраційних способом навіть із сплавів на основі міді та алюмінію. Вибивання стрижнів або їх частин, у яких після контакту з залитим в ливарну форму розплавом температура не перевищила 600 °С, рекомендовано здійснювати шляхом занурення виливків в воду. Наукова новизна. Структурування формувальних і стрижневих сумішей в паро-мікрохвильовому середовищі вирішує проблему вибивання піщано-рідкоскляних сумішей, що містять рідкого скла до 2,5%, з виливків з більшості ливарних сплавів, що використовують в промисловості. Практична значущість. Результати досліджень будуть корисні при розробці технологій та обладнання, призначених для видалення піщано-рідкоскляних стрижнів та форм, що структуровані за ПМЗ-процесом.
Усунення утяжини у художніх виливках з різною товщиною стінки
(Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, Київ, 2021) Хричиков, Валерій Євгенович; Семенов, О. Д.; Меняйло, Олена Валеріївна; Шалевська, І. А.; Мяновська, Яна Валеріївна
UKR: Мета роботи – усунення утяжини у художніх виливках з різною товщиною стінки. В роботі розглядається принципово новий метод попередження утворення утяжини. Дефект лиття - утяжина має вигляд заглиблення із заокругленими гладкими краями на поверхні у потовщеній частині виливку, що відрізняє його від усадкової раковини. Виникнення утяжини обумовлено утворенням в масивних частинах виливку теплових вузлів, з центру яких розплав фільтрується для живлення усадки затверділого шару на всі найближчі поверхні виливку. Тому в роботі вважали, що при переміщенні розплаву з теплового вузла, в його центрі утворюється пустота та розрядження, що призводить до втягування і викривлення затверділого шару металу на частині поверхні виливку з меншою міцністю. Для попередження утворення утяжини, як правило, використовують стрижні, що зменшують різнотовщинність стінки художнього виливку, надливи і потовщені ливники для живлення усадки термічного вузла виливка, холодильники внутрішні та зовнішні. Але не завжди можливо встановити надливи із-за недотримання конфігурації поверхні художнього виливку, внутрішні стрижні для невеликих виливків виготовити і закріпити у ливарній формі важко. Тому на прикладі виготовлення художнього виливку «Буйвол» при литті по моделям, що витоплюються, запропоновано нову методику усунення утяжини. В роботі враховували, що усадкові раковини і пористість в середині виливку не контролюються на відміну від високих вимог до точності форми поверхні художніх литих виробів. Розрядження, що виникає в центрі теплового вузла, усунули за рахунок переміщення атмосферного повітря по тонкій трубчастій голці із аустенітної нержавіючої сталі, яка використовується для медичних ін’єкцій. Трубку із зовнішнім діаметром 0,80 мм встановлювали в прес-формі одним кінцем в центрі термічного вузла потовщеної частини виливка, а другим – в ливарній формі з боку не робочої поверхні, яка недоступна для огляду і не порушує естетичний вид художнього виливку. Завдяки з’єднанню другого кінця трубки з атмосферним повітрям розрядження в центрі усадкової раковини не виникає. Нова ливникова система без масивного центрального живильника, який раніше підводили в тепловий вузол, дозволила усунути усадкові дефекти на зовнішній поверхні, зменшити витрати на ливникову систему, карбування поверхні в місці з’єднання живильника з художнім виливком, уникнути формування утяжини. Результати роботи рекомендовано використовувати при литті художніх і ювелірних виробів, що мають температуру розплаву меншу, ніж у трубчастій голці із нержавіючої сталі.
Контроль експлуатаційної стійкості валків гарячої прокатки з високохромистих чавунів та швидкорізальних сталей
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Полякова, Наталія Володимирівна; Бойко, Максим Миколайович; Журавльова, Світлана Валеріївна; Чеченєв, Володимир Андрійович; Іващенко, Валерій Петрович; Хричиков, Валерій Євгенович
UKR: Мета. Властивістю, що визначає якість матеріалів робочого шару прокатних валків вважається їх зносостійкістю. Однак в умовах гарячої прокатки на її стабільність можуть вплинути такі властивості як корозійна стійкість та термостійкість. Поширеними матеріалами для виконання прокатних валків гарячої прокатки є білий високохромистий чавун та швидкорізальна сталь, питанням термостійкості яких у сучасній літературі не приділено достатньо уваги. Метою роботи є контроль якості високохромистого чавуну та швидкорізальної сталі як матеріалів валків гарячої прокатки за рахунок оцінки їх термостійкості. Методика. Експериментальні зразки високохромистого чавуну марки ІЧХ16НМФТ та швидкорізальної сталі марок Р5М5 та Р6М5 були піддані термоциклуванню за режимом: 200 циклів нагрівання до 600°С та охолодження до 20°С. Після випробувань оцінювали зміни мікроструктури та мікротвердості структурних. Результати. Представлені результати дослідження схильності матеріалів, що застосовуються для виробництва прокатних валків, до руйнування, викликаного термічною втомою. Досліджено умови зародження та зростання тріщин термічної втоми у білому високохромистому чавуні, оцінені структурні зміни, що відбуваються при термоциклуванні. На поверхні зразків білого високохромистого чавуну у процесі випробувань було виявлено утворення макро- та мікротріщин термічної втоми. Мікротріщини проходять по евтектичних карбіду, значною мірою поширюючись на залишковий аустеніт, по межі розділу карбіду з продуктами розпаду аустеніту. На поверхні зразків швидкорізальної сталі в описаних умовах випробувань тріщиноутворення не спостерігалося. Внаслідок термоциклування білого високохромистого чавуну відбувається зниження мікротвердості металевої матриці, а мікротвердість евтектичного карбіду у порівнянні з вихідним литим станом збільшується. Мікротвердість структурних складових швидкорізальної сталі змінюється менш істотно. Наукова новизна. Встановлено механізм впливу термоциклуваня білого високохромистого чавуну та швидкорізальної сталі на зносостійкість робочого шару прокатних валків з цих матеріалів. Практична значущість. Відбувається зниження зносостійкості прокатних валків з робочим шаром з високохромистого чавуну в литому стані внаслідок термовтомного руйнування під час експлуатації в умовах гарячої прокатки. Підвищити термостійкість високохромистого чавуну ІЧХ16НМФТ можна, за рахунок застосування спеціальних методів термообробки, спрямованих на отримання бейнітної структури металевої матриці. Рекомендується враховувати показники термостійкості матеріалів прокатних валків гарячої прокатки як додатковий критерій контролю їх якості.
Кулястий графіт в заевтектичному чавуні
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Іванова, Людмила Харитонівна; Колотило, Євген Вікторович
UKR: Мета. Дослідження розподілу гадолінію в структурних складових валкового чавуну. Методика. Для дослідження впливу гадолінію на структурні складові плавку проводили в силітовій печі. Розплав чавуну перегрівали і методом примусового занурювання оброблювали зростаючими кількостями металевого гадолінію. Зразки охолоджувалися зі швидкістю, яка є в осерді реальної валкової ливарної форми – 0,5 град/c. Металографічний аналіз проводили на металомікроскопі моделі Neophot 21, рентгеноспектральний мікроаналіз проводили на установці MS-46 за прискорювального напругу 20 кВ і струму зонда 25 нА на зразках, виплавлених в індукційній печі ВЧИ-10 з охолодженням сплаву зі швидкістю 10 град/хв. Результати. Лабораторними дослідженнями були встановлені залишкові вмісти гадолінію в чавуні серцевини і шийок валків, що забезпечують отримання кулястого графіту з фактором форми 0,8...0,9. Визначено, що гадоліній зосереджений в основному в оболонці графітного включення, прилеглої до його центрального ядра. Після статистичної обробки результатів встановлено, що вміст гадолінію в центральному ядрі графітного включення – 0,015%. Встановлено, що розподіл гадолінію носить подібний з ітрієм характер, а в порівнянні з церієм – зворотний характер. Наукова новизна. Вперше проведено аналіз розподілу гадолінію в кулястому графіті заевтектичного чавуну. Практична значущість. Визначення ролі модифікатора в процесі формоутворення графіту дозволить створити найбільш ефективні модифікатори і розробити раціональну технологію отримання чавуну з кулястим графітом. Результати роботи будуть використані при виготовленні литих прокатних валків із комплексно модифікованих чавунів.
Структурування формувальних та стрижневих сумішей за способом паро-мікрохвильового затвердіння
(ТОВ «ТЕРМАЛ ЕНД МЕТІРІАЛ ЕНЖІНІРІНГ СЕНТЕР», 2021) Солоненко, Людмила Ігорівна; Реп’ях, Сергій Іванович; Узлов, Костянтин Іванович
UKR: Мета – дослідити властивості піщано-рідкоскляних сумішей, які структуровані в паро-мікрохвильовому середовищі (ПМЗ-процес). Методика. В дослідженнях для порівняння властивостей виготовляли стрижні за СО2-процесом та за способом паро-мікрохвильового затвердіння. Суміші виготовляли з кварцового піску марки 1К3О3016 та натрієвого рідкого скла з питомою щільністю 1440 кг/м3 та силікатним модулем МSiO2 = 2,93. Межу міцності на стиск отриманих зразків визначали відповідно до ГОСТ 23409.7-78, обсипальність зразків – до ГОСТ 23409.9 і газотвірну здатність – до ГОСТ 23409.12-78. Результати. Виготовлені ливарні форми та стрижні за способом паро-мікрохвильового затвердіння (ПМЗ-процесом) відразу після структурування придатні до використання, оскільки мають високу міцність, практично не містять вологи і, відповідно, практично негазотвірні, тобто не потребують послідуючого сушіння. Спосіб ПМЗ завдяки можливості отримувати ливарних форм та стрижнів із сумішей з вмістом РС від 0,5 до 1,5 % придатний для виготовлення в них виливів із сталі, чавуну і кольорових сплавів. Таким способом можливо виготовляти стрижні і форми будь-якої складності, а їх обмеження за масою і розмірами будуть обумовлені тільки вантажопідйомністю і розмірами робочого простору камери використовуваємої мікрохвильової (надвисокочастотної) печі. Наукова новизна. Вперше встановлено властивості піщано-рідкоскляних сумішей, які структуровані в паро-мікрохвильовому середовищі (за ПМЗ-процесом), з використанням 1...3 % (за масою) висушеного пилоподібного рідкого скла в кварцовому піску, та кварцового піску, плакованого 2...6 % рідкого скла і висушеного до сипучого стану. Практична цінність. Структурування за ПМЗ-процесом можна використовувати для виготовлення піщано-рідкоскляних форм та стрижнів масою до 6 кг при одиничному, мало- та дрібносерійному виробництві виливків з залізовуглецевих та кольорових сплавів.
Випаровування малих мас води при їх обертанні в області стоячих хвиль мікрохвильового випромінювання
(ТОВ «ТЕРМАЛ ЕНД МЕТІРІАЛ ЕНЖІНІРІНГ СЕНТЕР», 2021) Солоненко, Людмила Ігорівна; Реп’ях, Сергій Іванович; Узлов, Костянтин Іванович
UKR: Мета роботи – дослідити швидкість нагріву та випаровування води з одиночних та парних наважок води масою до 600 г в залежності від їх числа, маси та розміщення на обертовому столі мікрохвильової печі. Методика. Визначення впливу маси, кількості і місця положення наважок води на тривалість її випаровування проводили з використанням картонних стаканів, які встановлювали у центрі та рівновіддалено від центру обертання робочого столу мікрохвильової печі. Зміну маси наважок під час їх обробки мікрохвильовим випромінюванням проводили шляхом їх зважування через кожні 1...4 хв обробки. Обробку наважок мікрохвильовим випромінюванням проводили в печі з об'ємом робочої камери 32 літри, з номінальною потужністю магнетрону 900 Вт, частотою мікрохвильового випромінювання 2,45 ГГц. Результати. Встановлено, що для реалізації процесу структурування піщано-рідкоскляних сумішей за способом паро-мікрохвильового затвердіння використання наважок води (водяних зарядів) в резонаторі мікрохвильової печі більше 3 г недоцільно. Це зумовлено тим, що подальше збільшення маси наважок призводить до збільшення тривалості нагрівання та випаровування води з неї. При збільшенні маси води у наважок, що розташовані у центрі обертового столу, тривалість її випаровування мало залежить від маси наважок, розташованих на краю обертового столу. При цьому тривалість нагріву і випаровування води з парних наважок малої маси, розташованих як у центрі, так і на краю, зростає зі збільшенням їх маси. Наукова новизна. Вперше досліджено та встановлено час тривалості нагрівання та випаровування малих парних наважок води, розташованих на краю і в центрі обертового столу мікрохвильової печі, від їх вихідної маси. Практична цінність. Отримані дані будуть корисні для розробки технології структурування формувальних та стрижневих піщано-рідкоскляних сумішей за способом паро-мікрохвильового затвердіння.
Дробно-дифенційний підхід для опису процесу живлення металів і сплавів, що твердіють в умовах регульованого газового тиску
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Селівьорстова, Тетяна Віталіївна; Селівьорстов, Вадим Юрійович; Мала, Юлія Анатоліївна
UKR: Для опису процесів фільтрації в складних дендритно-пористих середовищах запропонований ряд дробно-диференційних математичних моделей дифузійного типу. Описано нелінійне рівняння, що містить дробові похідні Рімана-Ліувілля за часом, яке може бути застосовано для коректного опису однофазної фільтрації не ньютонівської рідини в пористому середовищі.
Дослідження впливу домішок в бронзі БрО3А3 на її механічні властивості
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Кімстач, Тетяна Володимирівна; Узлов, Костянтин Іванович; Солоненко, Людмила Ігорівна; Реп'ях, Сергій Іванович; Білий, Олександр Петрович; Білий, Андрій Петрович; Іванова, Людмила Харитонівна; Хричиков, Валерій Євгенович
UKR: Постановка проблеми. Дослідити вплив основних легуючих компонентів Sn, Al по 3…4% кожного без урахування впливу домішок, а також кремнію, заліза, цинку та свинцю в бронзі системи Сu- Sn-Al на її механічні властивості. Мета. Встановити припустимі концентрації домішок кремнію, заліза, цинку та свинцю в бронзі системи Сu-Sn-Al при вмісті олова та алюмінію 3…4% кожного. Методика. Сплави для досліджень готували сплавленням первинних шихтових матеріалів технічної чистоти в індукційній печі тигельній з використанням графітового тигля і деревного вугілля в якості покривного матеріалу. Механічні властивості досліджуваних сплавів розраховували за результатами випробувань відповідних зразків при їх статичному розтягуванні і ударному вигині при кімнатній температурі відповідно до діючих стандартів. Мікроструктурні дослідження проводили на металографічних мікрошліфах, приготовлених за стандартними методиками на оптичному мікроскопі Neophot-21. Контроль хіміч- ного складу сплавів здійснювали на прецизійному аналізаторі EXPERT 4L на зразках, вирізаних з трефовидних проб. Оцінку ступеня впливу кожної з домішок на механічні властивості оцінювали за коефіцієнтами регресії завдяки вирішенню системи відповідних лінійних рівнянь методом Г. Крамера. Результати та їх обговорення. За результатами досліджень у роботі встановлені припустимі концентрації домішок кремнію, заліза, цинку та свинцю в бронзі системи Сu-Sn-Al при оптимальному вмісті олова та алюмінію 3…4% кожного. Висновки. Вперше встановлено вплив оптимальної кількості легуючих компонентів (Sn, Al по 3…4% кожного) без урахування впливу домішок, а також домішок кремнію, заліза, цинку та свинцю в бронзі БрО3А3 на її механічні властивості. Практичне використання одержаних закономірностей при приготуванні бронзи БрО3А3 є запорукою отримання виливків з заданим рівнем властивостей.
Прогнозування властивостей піщано-рідкоскляних сумішей, що структуровані в паро-мікрохвильовому середовищі
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Солоненко, Людмила Ігорівна; Реп'ях, Сергій Іванович; Узлов, Костянтин Іванович; Білий, Олександр Петрович; Усенко, Руслан Вікторович; Білий, Андрій Петрович; Іванова, Людмила Харитонівна
UKR: Багатофакторність, нерівнозначність і різновекторність впливу умов виробництва на якість виливків – характерні риси будь-якої ливарної технології. Ці особливості призводять до постійного «дрейфу» в часі оптимуму поєднання властивостей ливарних форм і стрижнів, співвідношень значущості факторів і технологічної вагомості параметрів в процесі формування якості виливків і стабільності технології їх виробництва. Тому робота, що присвячена розробці методики прогнозування властивостей піщано-рідкоскляних сумішей, що структуровані в паро-мікрохвильовому середовищі (ПМЗ-процес), є актуальною. Мета. Розробити методику розрахунку властивостей піщано-рідкоскляних сумішей, що структуровані в паро-мікрохвильовому середовищі. Методика.Для встановлення загальної структури передбачуваної залежності між обраними параметрами, заснованої тільки на інваріантності фізичної залежності при зміні масштабів одиниць, використовували -теорему аналізу розмірностей. З цією метою припустили, що між n даних фізичних величин (відібраних параметрів) існує якась залежність, у якій вид постійний навіть при зміні масштабів одиниць в деякому класі систем одиниць. Тобто, вона еквівалентна залежності між меншим числом p=n–k безрозмірних величин, де k – найбільше число величин з незалежними розмірностями серед вихідних n величин. Наукова новизна. Вперше розроблена методика розрахунку властивостей піщано-рідкоскляних сумішей, що структуровані за ПМЗ-процесом, що дозволяє на теоретичному рівні корегувати як склад суміші, так і її властивості. Практична значущість. Використання методики розрахунків властивостей піщано-рідкоскляних сумішей, структурованих за ПМЗ-процесом, дозволить підвищити точність аналізів і прогнозування властивостей сумішей та при необхідності, відповідним чином змінити склад суміші, скорегувати відповідні технологічні параметри виробництва формувальних та стрижневих сумішей, зменшити витрати на процес оптимізації складу цих сумішей.
Визначення впливу дисперсності залізовмісної складової на технологічні властивості формувальних та стрижневих сумішей
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Селівьорстов, Вадим Юрійович; Доценко, Юрій Валерійович; Хричиков, Валерій Євгенович
UKR: Представлені результати досліджень вибору раціонального способу отримання залізовмісної складової різної дисперсності в кульових млинах для формувальних та стрижневих залізофосфатних ХТС, а також вплив дисперсності окалини на міцність суміші даного типу. Встановлено, що для отримання високодисперсної залізовмісної складової фосфатної ХТС в умовах діючого виробництва найбільш раціональним є застосування механічного способу – тобто подрібнення в кульових млинах, оскільки він є ефективним як з технологічної, так і з економічної точки зору, зважаючи, в тому числі, на розповсюдженість даного виду обладнання. Кожен із зразків окалини завантажувався в кульовий млин згідно з інструкцією і подрібнювався протягом 40 хвилин. Кожні 5 хвилин млин зупиняли і відбирали пробу масою 100 грамів, після чого визначався гранулометричний склад окалини в даному зразку. Згідно з літературними джерелами загальноприйнятої класифікації за даними гранулометричного складу не існує [7].Це пов’язано з різноманітністю цілей, задля яких визначають гранулометричний склад того чи іншого матеріалу. Гранулометричний склад різноманітних матеріалів встановлюється стандартами і технічними умовами, які розробляються для кожного окремо взятого споживача даної сировини. Нормативний документ по визначенню гранулометричного складу окалини металургійних комбінатів на сьогодні невідомий. Визначений гранулометричний склад прокатної окалини після подрібнення її в кульовому млині. Питома поверхня окалини на рівні 2300-2500 м2/г досягається вже через 20 хвилин подрібнення в кульових млинах, що підтверджує технологічну доцільність їх використання для подрібнення металевої складової залізофосфатних ХТС. Отримані дані щодо достатньо високої міцності на стиснення зразків залізофосфатної суміші, що досягає 3,5 – 4 МПа, і є цілком прийнятною для використання суміші для виготовлення об’ємних піщаних форм та стрижнів, показали перспективність проведення подальших досліджень у цьому напрямку.
Water Resistance of Structured Sand-Sodium-Silicate Mixtures
(Dnipro University of Technology, 2021) Solonenko, L. I.; Repiakh, Serhii I.; Uzlov, Kostiantyn I.; Mamuzich, I.; Bilyi, Oleksandr P.; Kimstach, Tetiana V.
ENG: Purpose. To establish regularities of changes in sand-sodium-silicate mixtures (SSSM) relative water resistance, structured by steam-microwave solidification method (SMS), on their structuring parameters and sodium silicate solute (SSS) dissolution conditions. Methodology. Technical purity water, SSS with 2.8–3.0 silicate modulus, quartz sand with 0.23 mm average particle size were used in this work. Studies were carried out on quartz sand samples, which were preliminarily cladded with 0.5–2.5 % (by weight) SSS and structured by SMS method. The fracture time of structured mixtures was evaluated on cubic specimens with 20 mm rib length, which were immersed in water at different temperatures. Findings. Changes in SSSM water resistance in water regularities depending on their manufacturing, use and storage conditions were established. Recommendations for SSSM rods removal from castings in water were developed. Originality. For the first time, it has been established that relative water resistance of the SSSM structured by SMS method decreases along with increase in water temperature in which it is destroyed. Depending on SSS mass used for quartz sand cladding in range 0.5–2.5 %, water resistance dependence on treatment in steam-microwave environment with 2–7 minutes’ running time acquires an inversion character with inversion point ∼3.1 minutes into the processing. For the first time, it has been discovered that in boiling water the relative water resistance of SSSM, structured by SMS-process and having preheating, monotonically increases with preheating temperature rising from 100 to 600 °С, sharply increases when heated to 600–700 °С and practically becomes absolute after preliminarily preheating to higher temperatures. Practical value. Research results will be useful in concepts of processes accompanying destruction of structured sands with water-soluble binders expanding, as well as in technologies and equipment development designed for SSS rods and mold rests removing from castings.
Моделювання впливу технологічних факторів на процес утворення газової пористості у відливках з вторинних алюмінієвих сплавів
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Трегубенко, Ганна Василівна; Меняйло, Олена Валеріївна
UKR: Мета. Дослідити вплив різних технологічних факторів на процес газовиділення водню при кристалізації вторинних алюмінієвих сплавів. Методика. Виконано моделювання процесу утворення газової пористості у відливках із вторинних алюмінієвих сплавів. Результати. Визначено, що для пізнішого виділення водню в газові бульбашки при затвердінні алюмінію та його сплавів необхідно підвищувати ступінь пересичення твердого металу воднем, зменшувати вихідний вміст водню в розплаві, підвищувати щільність і поверхневий натяг розплаву, збільшувати роботу утворення зародка газової бульбашки. Встановлено, щоб знизити інтенсивність виділення водню в газові бульбашки при затвердінні вторинних алюмінієвих сплавів потрібно зменшувати швидкість кристалізації та ступінь пересичення розплаву воднем. Наукова новизна. Вперше отримано математичну модель для прогнозування газовиділення водню в процесі затвердіння вторинних алюмінієвих сплавів. Практична значущість. Результати роботи можна застосовувати при виробництві конструкційних вторинних алюмінієвих сплавів для оптимізації технологічного процесу та мінімізації кількості газових пор та їх розмірів, а також отримання закритої газової пористості навіть після термо- або механічної обробки. Крім того, використання на практиці отриманих виразів дозволяє при отриманні литих алюмінієвих пористих сплавів (газарів) активно керувати процесом газовиділення водню при кристалізації та отримувати відливки з потрібною газовою пористістю.
Аналіз поведінки водню при кристалізації вторинних алюмінієвих сплавів
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Трегубенко, Ганна Василівна; Меняйло, Олена Валеріївна
UKR: Мета. Дослідити поведінку водню при кристалізації вторинних алюмінієвих сплавів. Методика. Виконано моделювання процесу поведінки водню при кристалізації вторинних алюмінієвих сплавів. Результати. Виконано аналіз поведінки водню при затвердінні відливок із вторинних алюмінієвих сплавів. Отримані вирази для розрахунку поточних значень у процесі кристалізації вторинних алюмінієвих сплавів концентрацій водню в примежовому дифузному шарі, на фронті кристалізації, в об’ємі розплаву, який залишився і ефективного коефіцієнту розподілення водню. Наукова новизна. Уперше отримана математична модель для прогнозування поведінки водню в процесі затвердіння вторинних алюмінієвих сплавів. Практична значущість. Результати роботи можна застосовувати на практиці з метою оптимізації технологічного процесу і більш ефективного використання дорогоцінного обладнання для отримання якісних відливок із вторинних алюмінієвих сплавів.
Efficient Algorithms for Parallelizing Tridiagonal Systems of Equations
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Shvachych, Gennady Grygorovych; Vozna, Nataliіa; Ivashchenko, Olena Valerievna; Bilyi, Oleksandr; Moroz, Dmytro
ENG: The article is devoted to the development of the maximal parallel forms of mathematical models with a tridiagonal structure. The example of solving the Dirichlet and Neumann problems by the method of straight lines and the sweep method for the heat equation illustrates the direct fundamental features of constructing parallel algorithms. It is noted that the study of the heat and mass transfer processes is run through their numerical modeling based on modern computer technology. It is shown that with the multiprocessor computing systems’ development, there disappear the problems of increasing their peak performance. On the other hand, building such systems, as a rule, requires standard network technologies, mass-produced processors, and free software. The noted circumstances aim at solving the so-called big problems. It should be borne in mind that the classical approach to solving the tridiagonal structure models based on multiprocessor computing systems is far more time-consuming compared to single-processor computing facilities. That is explained by the recurrence relations that make the basis of classical methods. Therefore, the proposed studies are relevant and aim at the distributed algorithms development for solving applied problems. The proposed research aims to construct the maximal parallel forms of mathematical models with a tridiagonal structure. The paper proposes the schemes to implement parallelization algorithms for applied problems and their mapping to parallel computing systems. Parallelization of tridiagonal mathematical models by the method of straight lines and the sweeping method allows designing absolutely stable algorithms with the maximum parallel form and, therefore, the minimum possible time for their implementation on parallel computing devices. It is noteworthy that in the proposed algorithms, the computational errors of the input data are separated from the round-off errors inherent in a PC. The proposed approach can be used in various branches of metallurgical, thermal physics, economics, and ecology problems in the metallurgical industry.
Method of Lines in Distributed Problems of Experimental Data Processing
(RS Global Sp. z O.O., Poland, 2021) Shvachych, Gennady Grygorovych; Vozna, Nataliіa; Ivashchenko, Olena Valerievna; Bilyi, Oleksandr; Moroz, Dmytro
ENG: In many cases, the mathematical support of non-stationary thermal experiments is based on methods for solving the inverse heat conduction problem (IHCP), which include boundary thermal conditions determination, identification of heat and mass transfer processes, restoration of external and internal temperature fields, etc. However, at present, the main field of the IHCP application remains the processing and interpretation of the results of the thermal experiments. It was here where the most considerable theoretical and applied successes were achieved in methods' effectiveness and the breadth of their practical use. This paper highlights the issues of mathematical modeling of multidimensional non-stationary problems of metallurgical thermophysics. The primary research purpose aims at solving problems associated with identifying parallel structures of algorithms and programs and their reflection in the computers’ architecture in solving a wide range of applied problems. Supercomputers are currently inaccessible due to the enormous cost and service price. In this regard, a real alternative is cluster-type computing systems by which the simulation results are covered in this paper. Being a relatively new technology, cluster-type parallel computing systems are useful in solving a large class of non-stationary multidimensional problems, while allowing to increase the productivity and quality of computations. The software developed in this paper can be used to plan and process the results of a thermophysical experiment. The algorithms developed in the application program package are simply reconstructed to solve other coefficient and boundary problems of thermal conductivity. The developed algorithms for solving thermophysical problems are highly accurate and efficient: the test solution for IHCP with accurate input data coincides with the thermophysical features of the sample material. The developed software for processing the results of a thermophysical experiment is self-regulating. Moreover, it is quite merely tuned to the solution of others and, in particular, of boundary IHCP.
Вплив піщано-рідкоскляних форм, структурованих паро-мікрохвильовим затвердінням, на пригар і шорсткість поверхні виливків
(Фізико-технологічний інститут металів і сплавів Національної академії наук України, Київ, 2021) Солоненко, Людмила Ігорівна; Реп’ях, Сергій Іванович; Білий, Олександр Петрович
UKR: Метою цієї роботи є вивчення впливу піщано-рідкоскляних форм, структурованих за способом паро-мікрохвильового затвердіння (ПМЗ-процес), на пригар і шорсткість виливків. У дослідженнях використовували форми, що були виготовлені за Сold-box-amin-процесом, Resol-CO2-процесом, СО2-процесом та ПМЗ-процесом, які заливали сталлю 30Л. Зразки виливків зі сталей 30Л, 20Х27Н18С2Л, сірого чавуну СЧ20, бронз БрА9Ж3Л, БрО5Ц5С5, БрО4Ц4С17 і алюмінієвого сплаву АЛ2 відливали в форми, що виготовлені за ПМЗ-процесом. Перегрів всіх сплавів над температурою ліквідус при заливці становив 120 ± 7 °C. Мікроструктуру зразків сталі 30Л досліджували на оптичному мікроскопі МБС-10 до і після їх травлення ніталем. Параметри шорсткості визначали на профілометрі в комплекті з інформаційно-обчислювальним комплексом мод. 170622. Встановлено, що якість поверхні виливків, виготовлених за ПМЗ-процесом, не поступається якості поверхні виливків, виготовлених в формах за Сold-box-amin, Resol-CO2, СО2-процесами, і для виливків зі сплаву АЛ2 знаходиться на рівні якості (по чистоті поверхні) з виливками, що виготовляють в оболонкових формах. Якщо врахувати, що ПМЗ-процес екологічно безпечніший, ніж Сold-box-amin, Resol-CO2-процес, і економічніший, ніж Сold-boxamin, Resol-CO2 і СО2-процес, то цей спосіб виготовлення форм і стрижнів, з числа перерахованих способів, при наявності відповідного обладнання та оснащення, є найбільш перспективним для виготовлення середнього і дрібного литва загальномашинобудівного призначення із залізовуглецевих і легкоплавких кольорових сплавів. Виходячи з викладеного, перспективні дослідження повинні бути спрямовані на встановлення закономірностей впливу ряду основних параметрів плакованих рідкоскляних сумішей і умов виготовлення форм і стрижнів за способом ПМЗ на якість литва та оптимізацію умов структурування подібних сумішей в умовах виробництва виливків в сучасних ливарних цехах.
Corrosion Resistance of Reinforced Layers of 15х11МФ Steel Steam Turbine Blades
(Національний науковий центр «Харкiвський фiзико-технiчний інститут», 2021) Hlushkova, D. B.; Bahrov, V. A.; Hrinchenko, O. D.; Hnatiuk, A. A.; Kalinina, N. E.; Kalinin, V. T.
ENG: The reliability of the vane apparatus of steam turbines largely determines the operation of the turbine as a whole. The results of scientific research indicate that the surface operation of the blades in the wet-steam flow is caused by a combination of corrosion and drip erosion. The presence of chemical elements and compounds in the working fluid intensifies the process of blade wear. The pH value of the working environment, which can fluctuate significantly during operation, has a significant effect on the wear characteristics. The influence of methods of strengthening the leading edges of steam turbine blades made of steel is analyzed 15H11MF on corrosion resistance. Corrosion tests of blade samples were carried out, the inlet edges of which were strengthened in three ways: high current amplification, electrospark alloying with T15K6 alloy, electrospark alloying with steel 15H11MF. According to the results of the tests, the layer strengthened by hardening by high-frequency currents has the lowest corrosion rate, the layer strengthened by electrospark alloying with T15K6 hard alloy has the highest. The corrosion rate of the layer reinforced by electrospark alloying of steel 15H11MF is 2.1 less than that of the layer reinforced with T15K6 alloy.
Вплив піщано-рідкоскляних формувально-стрижневих сумішей, структурованих за способом паро-мікрохвильового затвердіння, на якість дрібних виливків
(Фізико-технологічний інститут металів і сплавів Національної академії наук України, Київ, 2021) Солоненко, Людмила Ігорівна; Реп’ях, Сергій Іванович; Узлов, Костянтин Іванович; Білий, Олександр Петрович
UKR: Мета досліджень – оцінити вплив способу виготовлення форм з піщано-рідкоскляних сумішей, що структуровані за способом паро-мікрохвильового затвердіння, на якість поверхні і точність розмірів литих виробів та встановити придатність способу паро-мікрохвильового затвердіння для виготовлення дрібних виливків загальномашинобудівного призначення. Ступінь точності литої поверхні за ДСТУ 8981:2020 та параметри її шорсткості досліджували на виливках Ø30×150 мм зі сталі 40Х24Н18С2Л, 30Л, сірого чавуну СЧ200, бронзи БрО5С5Ц5 і БрА9Ж3Л. Виливки отримували у ливарних формах, що виготовляли шляхом структурування кварцового піску, плакованого рідким склом, в паро-мікрохвильовому середовищі. Визначення параметрів шорсткості проводили на профілографі в комплекті з інформаційно-обчислювальним комплексом мод. 170622. Визначення впливу способу структурування формувальної суміші на точність розмірів лиття проводили на виливку «Плита решітки» зі сталі 40Х24Н18С2Л. Дослідження проводили порівнянням величин відхилень габаритних розмірів виливка «Плита решітки» від їх номінальних значень, а також зіставленням числа бракованих виливків, що були виготовлені у формах, які структурували за СО2-процесом та за способом паро-мікрохвильового затвердіння. Розміри виливків вимірювали штангенциркулем з величиною похибки вимірювань до 0,01 мм. Якість поверхні виливків на наявність поверхневих дефектів оцінювали візуально. За результатами досліджень встановлено, що відповідно до ДСТУ 8981:2020 ступінь точності литої поверхні виливків розміром від 100 до 250 мм відповідає 7–10 класу, що знаходиться на рівні ступеня точності бронзового лиття в оболонкові форми з термореактивних сумішей, а сталевих і чавунних виливків – на рівні лиття під низьким тиском в кокіль без піщаних стрижнів і вище, ніж у виливків, що виготовляють в піщано-глинистих, вакуум-плівкових формах і формах з рідкоскляних самотвердіючих сумішей. Точність розмірів виливків, виготовлених в формах за способом паро-мікрохвильового затвердіння, дещо вища, ніж виливків, виготовлених в формах за СО2-процесом. При цьому, у виливках, отриманих в формах за способом паро-мікрохвильового затвердіння, відсутні газові раковини і спаї, а остаточний брак за невідповідністю розмірів і виправний брак за поверхневими дефектами виливків, відповідно, в 3,7 і 13,5 рази нижче, ніж у виливків, що були виготовлені у формах за СО2-процесом. Вперше досліджено і відповідно до ДСТУ 8981:2020 встановлено ступінь точності литої поверхні та параметри її шорсткості для виливків з розмірами 100–250 мм зі сталі 40Х24Н18С2Л, 30Л, сірого чавуну СЧ200, бронзи БрО5С5Ц5 і БрА9Ж3Л, що були залиті в ливарні форми, суміш яких була структурована за способом паро-мікрохвильового затвердіння. Отримані дані будуть корисні при виборі способу виготовлення ливарних форм та стрижнів для виробництва дрібних виливків загальномашинобудівного призначення.

Browse

Browsing Статті КЛВ (ДМетІ) by Issue Date

Results Per Page

Sort Options