Литье и металлургия

С 17 по 19 ноября 2021 г. в гостиничном комплексе «Юбилейный» прошла 29‑я Международнаянаучно-техническая конференция «Литейное производство и металлургия 2021. Беларусь», организованная Ассоциацией литейщиков и металлургов Республики Беларусь и Белорусским национальным техническим университетом. В этом году конференция проходила в смешанном формате: онлайн и офлайн.

Исследована классическая теория кристаллизации металлических расплавов. Показано, что она не соответствует второму закону термодинамики. На основании термодинамического анализа установлено, что классическая теория кристаллизации металлических расплавов очень проблематична. Для решения теоретических проблем необходимо считать, что кристаллизация металлических расплавов является в основном равновесным процессом, в котором основную роль играют нанокристаллы.

Ключевые слова

В работе обоснована необходимость системного формирования интеллектуальных связей для интеграции в единый комплекс ныне разрозненных программных продуктов по технологическому анализу геометрии отливок, термодинамическому моделированию свойств титановых сплавов, расчету теплофизических характеристик формовочных смесей с целью сопряженной реализации совокупности моделирующих процедур и диагностики литейных процессов. При отсутствии подобного интегрированного программного комплекса компьютерный анализ результатов моделирования при существующей практике изготовления изделий демонстрирует (на примере распределения усадочных дефектов в ответственной отливке из сплава ТЛ3) необходимость радикального совершенствования средств технологического проектирования.Одним из узловых компонентов формируемой в перспективе «цифровой технологии» является термодинамическое моделирование равновесных фазовых превращений, позволяющее рассчитывать показатели физико-химических, термодинамических, теплофизических и литейных параметров титановых сплавов и их эволюцию в температурном интервале кристаллизации. На основе термодинамического моделирования, аппарата планирования экспериментов и опыта проведенного статистического анализа разработана методика формирования моделей для оценки равновесных параметров, используемых при моделировании литейных процессов, и показана возможность ее применения к различным литейным титановым сплавам. Для нормативной композиции сплава ТЛ3 получена многофакторная система уравнений, отражающая степень влияния компонентов на колебания комплекса характеристик сплава, определяющих развитие ряда литейных дефектов. Описаны возможности использования полученных моделей для сплава ТЛ3 и методики их получения для применения в системах компьютерного моделирования с целью повышения адекватности и точности получаемых результатов.

Ключевые слова

Представлено проведение ряда экспериментальных и исследовательских работ по разработке параметров технологии литья мелющих шаров методом литья в облицованный кокиль с вертикальным разъемом. Выявлено влияние многоуровневой литниковой системы на эффективность заполнения расплавом полости формы облицованных кокилей на качество кристаллизации крупных мелющих шаров, а также на повышение выхода годного литья. Исследовано влияние толщины облицовочного слоя на кристаллизацию крупных мелющих шаров. Исследовано влияние модификаторов с содержанием бария, магния и церия на физико-механические характеристики мелющих шаров и отдельно отлитых образцов. Разработана технология устранения усадочных раковин в литых мелющих шарах путем усиления направленной кристаллизации за счет частичной замены облицовочного слоя термостойким водным покрытием. Предложено оборудование для массового производства высококачественных крупных мелющих шаров, разработанное ОАО «БЕЛНИИЛИТ» и конкурентное мировым аналогам.

Ключевые слова

Показано, что кристаллизация чугунов является наноструктурным процессом. Аустенитно-графитная эвтектика формируется из нанокристаллов железа и графита, свободных атомов железа и графита. Аустенитно-цементитная эвтектика образуется из нанокристаллов железа и графита, свободных атомов графита и железо-углеродных комплексов. Первичные микрокристаллы аустенита формируются из нанокристаллов железа, графита и железоуглеродных комплексов.

Ключевые слова

Показано, что кристаллизация силуминов является наноструктурным процессом. Жидкий силумин состоит из элементарных нанокристаллов алюминия и кремния, свободных атомов алюминия и кремния, алюминиево-кремниевых комплексов. Из них формируются первичные микрокристаллы. Эвтектические микрокристаллы образуются из элементарных нанокристаллов кремния и алюминия, алюминиево-кремниевых комплексов.

Ключевые слова

Представлены результаты сравнения показателей качества тормозных колодок для подвижного состава железной дороги, изготовленных из синтетического чугуна, выплавленного в тигельных индукционных печах, и композиционного материала, представляющего собой вулканизированную смесь резины и разных наполнителей. Раскрыты недостатки тормозных композиционных колодок. Показаны дефекты рабочей поверхности катания колес железнодорожного подвижного транспорта, обусловленные применением композиционных тормозных колодок из резиноазбестовой или резинобезазбестовой смеси. Проанализированы параметры распределений содержания C, Si, Mn, P, S и углеродного эквивалента в чугуне, применяемом для изготовления тормозных колодок типа «М» по ГОСТ 30249-97. Установлено, что твердость и прочность на излом колодок не коррелирует с содержанием химических элементов в чугуне и его углеродным эквивалентом. Диапазоны распределений C, Si, Mn, P, S в чугуне указанного назначения значительно уже, чем допустимые пределы содержания этих элементов, указанные в ГОСТ 30249–97. Даны предложения по усовершенствованию стандартов.

Ключевые слова

Порошковые материалы на основе меди нашли свое применение во многих отраслях промышленности. Это и классическая порошковая металлургия, автомобилестроение и авиация, микроэлектроника, приборостроение, а также нанотехнологии. В данной работе рассмотрены процессы формования и спекания медных порошков, полученных различными методами. Основная часть исследований проведена на порошках марки ПМС-1, полученных электролизом. Были отпрессованы четыре партии образцов (по 18 шт. в каждой) при различных давлениях. По результатам проведенных исследований был предложен режим формования, который должен обеспечивать плотность заготовок не ниже 70 % от плотности компактного материала. Для поиска наиболее простых и рациональных режимов спекания заготовок процесс осуществляли на воздухе и в диссоциированном аммиаке. Были рассчитаны параметры образцов после каждой технологической операции, а также рассчитана объемная усадка образцов в зависимости от исходной плотности. Проведены испытания на осадку. Испытания на осадку проводили до максимального давления 400 МПа. Несмотря на то что степень высотной деформации составила 37–40 %, ни один из образцов в ходе испытаний не разрушился и видимых трещин замечено не было. На основании предварительных экспериментов рассчитаны массы и режимы формования заготовок прямоугольной формы, которые применяли для равноканального углового прессования. Равноканальное угловое прессование проводили для двух партий образцов, полученных с использованием разных режимов спекания. При прессовании первой партии образцов отсутствие необходимого уровня противодавления привело либо к полному, либо к существенному нарушению целостности материала. Перед прессованием образцов второй партии в канал предварительно помещали медный образец для создания естественного противодавления. Была показана принципиальная возможность осуществлять процесс равноканального углового прессования пористых спеченных заготовок без нарушения целостности материала.

Ключевые слова

В статье определено оптимальное оборудование, необходимое для ремонта корпуса клети трубопрокатного редукционно-растяжного стана. Корпус клети стана, изготовленный из конструкционной легированной стали 40Х, в процессе эксплуатации подвергается износу посадочных мест под подшипники. Восстановление корпуса клети выполняют при помощи наплавки изношенных поверхностей детали с последующей механической обработкой до размеров, указанных в конструкторской документации. В процессе наплавки среднеуглеродистых сталей образуются карбиды, что приводит к резкому повышению твердости в зоне термического влияния, что влияет на стойкость твердосплавных пластин и точность обработки.При выборе оборудования для ремонта корпуса клети необходимо учитывать геометрическую форму, размеры, массу и материал детали. При использовании горизонтально-расточного станка с наличием горизонтального шпинделя, совершающего вращательно-поступательное движение осевой подачи, необходимо учитывать жесткость шпинделя, которая влияет на точность обработки, особенно при восстановлении глубоких отверстий после наплавки упрочняющими наплавочными материалами. Изгиб шпинделя может вызвать вибрацию и биение, которые повлияют на качество выполняемой работы. Повышение жесткости обработки можно добиться при помощи использования борштанги или за счет увеличении диаметра шпинделя. Так как в ремонтируемом корпусе необходимо восстановить глубокие глухие отверстия, применение борштанги невозможно. В процессе работы определен оптимальный диаметр шпинделя горизонтально – расточного станка с учетом конструктивной особенности обрабатываемой детали.

Ключевые слова

Определена возможность использования циркония в составе стали марки Арх-Zr при изготовлении холоднодеформированной арматуры трехстороннего периодического профиля класса прочности 500 МПа с целью повышения прочностных характеристик готовой арматуры. Приведены данные о результатах испытаний катанки/заготовки диаметром 8,8 мм, которая предназначена для изготовления холоднодеформированной арматуры диаметром 8,0 мм. Выполнен сравнительный анализ физико-механических свойств готовой холоднодеформированной арматуры диаметром 8,0 мм из стали марки Арх-Zr и арматуры трехстороннего периодического профиля, изготовленной из катанки обычного качества. Проведен анализ полученных свойств и оценка холоднодеформированной арматуры на соответствие требованиям стандартов. Выявлено, что добавка в сталь циркония в количестве 0,019 % не оказывает влияния на конечные прочностные характеристики полученной холоднодеформированной арматуры трехстороннего периодического профиля класса прочности 500 МПа. Значения физико-механических параметров полученной холоднодеформированной арматуры аналогичны параметрам холоднодеформированной арматуры, изготовленной из катанки обычного качества без использования легирования.

Ключевые слова

Чистота стали по неметаллическим включениям оказывает существенное влияние на физико-механические и технологические свойства металла и, следовательно, на качество конечной продукции. Существует множество методов выявления и оценки неметаллических включений. Традиционными методами оценки загрязненности металла микровключениями являются металлографические методы, которые разделяют на методы сравнения загрязненности шлифа включениями с эталонными шкалами и методы подсчета. Основой классификации включений традиционными методами на полированном шлифе служат морфологические признаки: форма, цвет, соотношение сторон и др. Кроме традиционной оптической микроскопии, для более детальных исследований используется электронный микроскоп. Оснащение электронного микроскопа приставкой для энергодисперсионного микроанализа позволяет проводить классификацию неметаллических включений по химическим классам. В результате реализации комплекса организационных и технических мероприятий в ОАО «БМЗ – управляющая компания холдинга «БМК» в декабре 2020 г. установлено и введено в эксплуатацию научно-исследовательское оборудование – сканирующий электронный микроскоп с энергодисперсионным микроанализатором (СЭМ с ЭДС). Благодаря программному модулю, которым оснащен микроанализатор, реализована возможность автоматического анализа неметаллических включений. В настройки программного обеспечения входят поиск неметаллических включений и их классификация по широко применяемым международным стандартам. Гибкая настройка программного обеспечения позволяет создавать модели разделения включений по различным пользовательским классам.

Ключевые слова

В статье рассмотрен принцип решения задачи по разработке индивидуальных (марочных) норм на материалы для науглероживания (карбюризаторы) с использованием расчетно-аналитического метода. Расчет норм расхода карбюризаторов индивидуально для каждой марки стали производимого сортамента позволит усовершенствовать контроль прогрессивности норм при расчете укрупненных норм расхода на карбюризаторы и обеспечит соблюдение норм расхода материалов в процессе материально-технического обеспечения производства (планирование, учет материальных затрат), что позволит повысить эффективность управления деятельностью предприятия.

Ключевые слова

Проанализированы основные причины образования микро- и макротрещин и других дефектов в гидроабразивных отливках, существенно снижающие их эксплуатационный ресурс. Установлено, что ввод ферросплавов вместе с шихтой на дно ванны дуговой печи приводит к значительной ликвации элементов по высоте (объему) расплава в ванной печи, а крупные первичные карбиды хрома остаются в структуре отливки. Они, как правило, образуют с аустенитом эвтектики в виде крупных конгломератов, способствующие появлению в отливках при их механической и термической обработках микротрещин. Показано, что легирование, модифицирование и гомогенизирующая выдержка расплава в течение 5 мин при 1550 ˚С и последующее рафинирование оказывают существенное влияние на строение и морфологию карбидной фазы и структурных составляющих металлической основы высокохромистого чугуна и очищают его от вредных примесей и неметаллических включений. Кроме того, уменьшается количество первичных карбидов, исключается образование конгломератов аустенитно-карбидной эвтектики и повышается дисперсия карбидной фазы и структуры высокохромистого чугуна. На основе созданного АО «НПО «ЦНИИТМАШ» чугуна ИЧ300Х28НМWФTP разработана экспортная эффективная технология изготовления гидроабразивных отливок, позволяющая получать их высококачественными с требуемой твердостью (более 50 HRC) в литом состоянии.

Ключевые слова

В статье рассматриваются вопросы переработки пыли электросталеплавильного производства методом термодинамического извлечения железа, цинка и свинца с целью снижения воздействия на окружающею среду и увеличения ресурсной базы отрасли.Целью проведенных исследований являлось определение влияния количественного содержания низкокалорийного и высококалорийного углерода на процессы восстановления оксида цинка в пыли газоочистки и дальнейшей его возгонки с использованием разряжения в замкнутой системе нагревательной печи сопротивления. Определена зависимость степени извлечения цинка и повышение содержания оксидов железа в исследуемых образцах.

Ключевые слова

PXE – среда для загрузки компьютеров с помощью сетевой карты без использования жестких дисков, компактдисков и других устройств, применяемых при загрузке операционных систем. Выбрав в BIOS загрузку по сети, возможно установить ОС/вылечить компьютер от вирусов/реанимировать диски/протестировать ОЗУ с PXE Boot сервера. Такой инструмент незаменим в случае большого парка компьютеров.

Ключевые слова

В статье рассмотрены основные принципы работы веб-сервисов. Проведено сравнение с другими типами веб-сервисов. Проанализированы преимущества и недостатки разных решений. Рассмотрен один из вариантов реализации программного обеспечения, позволяющего передавать данные между системой SAP ERP и локальными системами основных подразделений производства посредством использования веб-сервисов. Результатом данной работы стала реализация и внедрение нового способа обмена данных между системами, возможность использования полученных классов и функциональных модулей для оперативного создания последующих веб-служб.

Ключевые слова

В статье приведен обзор системы фильтрации web-трафика с помощью программного пакета Squid на базе Linux. Система позволяет ограничивать пользователей в Internet и осуществлять сбор статистики без вмешательства в пользовательский компьютер, в том числе web-браузер.

Ключевые слова

Результаты взаимодействия лазерного излучения с ткаными материалами и покрытиями на них могут быть положены в основу новых технологических процессов. В работе исследована морфология поверхности чистой смесовой ткани 07С11-КВ (Моготекс) и данной ткани с покрытием циркония после лазерного воздействия в режиме сдвоенных импульсов. Установлены режимы, при которых происходит разрушение ткани в результате расплавления материала под действием концентрированного потока лазерного излучения. Показано, что лазерное воздействие в двухимпульсном режиме в интервале энергий от 10 до 20 Дж приводит к полному разрушению материала с оплавлением краев ткани.

Ключевые слова

В данной работе представлен анализ применения органических растворителей в окрасочных системах, используемых при высококачественной обработке кузовов автомообилей в период с 1998 по 2020 г. В настоящее время решить задачу высокоэффективной защиты от воздействия коррозии, а также придания защитному слою декоративных и водоотталкивающих свойств возможно с помощью окрасочных систем. Окрасочные системы включают грунты, шпатлевки, лаки, краски, полироли и др., как правило, одного производителя.

Ключевые слова

Бесшовные трубы из титанового сплава Ti-3Al-2.5V являются заготовкой для изготовления частей машин и механизмов ответственного назначения. Такие трубы используются в аэрокосмической отрасли и к ним предъявляются особые требования к их качеству. Цель данной работы – обеспечение условий деформации, нацеленных на получение требуемой текстуры труб из сплава Ti-3Al-2,5V, на основе выбора рациональных значений калибровки рабочего инструмента – калибров и оправок стана холодной пильгерной прокатки труб для получения необходимого распределения Q-фактора вдоль конуса деформации. Методы исследования основывались на существующей зависимости, описывающей влияние распределения истинных деформаций, по толщине стенки и среднему диаметру вдоль рабочего конуса на распределение Q-фактора. Расчеты калибровки и всех параметров деформации процесса холодной прокатки труб были основаны на ряде существующих теоретических и эмпирических зависимостей, включенных в общепринятые адаптированные методы их расчета.

Ключевые слова

Обоснованы преимущества экономнолегированных сталей для изготовления крупномодульных зубчатых колес. Проведена опытно-промышленная проверка качества изготовления зубчатых колес из проката новой конструкционной экономнолегированной стали 21ХГНМБА на всех этапах технологического передела в условиях серийного производства. Показана эффективность разработанных технологических процессов предварительной термической обработки заготовок и химико-термической обработки зубчатых колес. Даны рекомендации по выбору абразивного инструмента для шлифования поверхностно-упрочненных зубчатых колес из экономнолегированной стали.

Ключевые слова

Рассмотрены условия выбора массы заготовки для изготовления кольцевой детали на автоматизированном кольцераскатном комплексе, особенности нагрева заготовок в условиях автоматизированной линии и термической обработки изготовленных деталей. Обоснована целесообразность дифференцированного назначения допусков на размеры колец после кольцераскатки в зависимости от их типа, условий последующей механической обработки и эксплуатации. Акцентировано внимание на необходимости проектирования технологии кольцераскатки с контролем параметров заготовки не только на операциях резки, нагрева и прессования, но и перед операцией кольцераскатки, особенно при использовании повторного нагрева. Для оценки технологического температурного состояния кольцевых заготовок на разных стадиях изготовления в условиях автоматизированной линии предложено использовать «условную температуру» заготовки, которая определяется во 2-й зоне от середины заготовки. Обосновано использование однократного газового нагрева заготовок в печах с вращающимся подом при изготовлении кольцевых заготовок на автоматизированной линии. Определены проблемы синхронизации работы автоматизированной линии кольцераскатки и комплекса термической обработки. Показано, что тактовая производительность автоматизированной линии кольцераскатки существенно превышает тактовую производительность планируемого комплекса термической обработки. Сделан вывод о необходимости разработки программного обеспечения для их синхронной работы.Предложенные рекомендации предназначены для разработки технологического обеспечения автоматизированного кольцераскатного комплекса на ОАО «Завод ПАК» в составе «БЕЛАЗ-ХОЛДИНГ».

Ключевые слова

Рассмотрены условия труда заливщиков металла, производственные факторы, определяющие их. Приведены результаты исследования параметров условий труда заливщиков металла в сравнении с нормативными величинами.

Ключевые слова

Рассмотрены условия труда стерженщика, производственные факторы, определяющие их. Приведены результаты исследования параметров условий труда стерженщика в сравнении с нормативными величинами.

Ключевые слова

Рассмотрены условия труда формовщиков, производственные факторы, определяющие их. Приведены результаты исследования параметров условий труда формовщиков в сравнении с нормативными величинами.

Ключевые слова

Рассмотрены вопросы создания новых материалов с новыми свойствами, что приведет к принципиально новым конструкциям устройств и машин. В XXI в. материаловедение становится одной из главенствующих фундаментальных и прикладных наук, на которые опираются технический прогресс и дальнейшее развитие общества.

Ключевые слова

1949–2022