Литье и металлургия

Показано, что атомная и атомно-кластерная теории не могут быть основой для теорий кристаллизации и модифицирования металлов и сплавов. На основе термодинамических расчетов разработана наноструктурная теория металлических расплавов. В этой теории основными структурными элементами являются не атомы, а нанокристаллы. Они термодинамически стабильны в металлическом расплаве, поэтому определяют его структуру и свойства. Центры кристаллизации состоят из нанокристаллов. Интенсивность агрегации нанокристаллов определяется концентрацией демодифицирующих поверхностно-активных элементов. Действие модификаторов объясняется процессом связывания этих элементов. Наноструктурная теория металлических расплавов объясняет механизм действия модифицирующих неметаллических включений и интерметаллидов, эффект перемодифицирования, высокую скорость кристаллизации при большой интенсивности охлаждения металлического расплава. Наноструктурная теория металлических расплавов является основой для теорий кристаллизации и модифицирования металлов и сплавов.

Ключевые слова

Литейное производство является многопрофильной отраслью машиностроения, обеспечивающей получение литых заготовок из различных металлов и сплавов. Серийность производства оказывает большое влияние на эффективность и качество получаемых отливок. Единичное и мелкосерийное литейное производство являются важной составной частью современного машиностроения. В статье представлен структурный анализ технологии получения отливок, рассмотрены отдельные технологические переделы как с точки зрения влияния на эффективность литья, так и с точки зрения обеспечения высокого качества при минимальных затратах. Учитывая особую потребность единичного и мелкосерийного производства литья в технологической гибкости, предложены схемы оптимизации подготовки производства и рационального технологического оснащения. Приведены примеры используемого оборудования.

Ключевые слова

В статье приведены данные по используемым современным материалам для создания модельных комплектов, способу их монтажа для применения на любых литейно-механических заводах, специализирующихся на ремонте и создании отливок опытными или мелкосерийными партиями. Проведен анализ используемых материалов, клеевых составов, применяемых для их крепления, а также экономических показателей затрат, необходимых для их изготовления. Показаны свойства склеенных соединений, используемых для изготовления как пластиковых компонентов модельных комплектов, так и их комбинаций с металлическими частями.

Ключевые слова

Сделаны термодинамические расчеты структуры металлических расплавов, процессов их кристаллизации и дегазации при эвтектической реакции. Показано. что основными структурными элементами являются нанокристаллы, а пузырьки водорода оказывают непосредственное влияние на морфологию эвтектических кристаллов и процесс структурообразования фаз. Разработаны физико-химические принципы и механизмы модифицирования микроструктуры силуминов. Установлено, что основными процессами, влияющими на модифицирование кристаллов фаз, являются интенсивность коагуляции нанокристаллов, рафинирование от адсорбированных атомов кислорода и водорода, предотвращение выделения пузырьков водорода на эвтектических кристаллах. Разработаны экологически безопасные способы литья силуминов с высокодисперсной инвертированной микроструктурой, основанные на смешивании жидкого металла и жидко-твердого сплава, ускоренном затвердевании и структурно-наследственном модифицировании. Разработан антифрикционный силумин, который по фрикционной износостойкости превосходит и заменяет промышленные алюминиевые и оловянные бронзы, но дешевле и легче их в 2–3 раза. Разработаны универсальные силуминовые модификаторы для стали, бронзы, чугуна, латуни. Разработаны устройства и кристаллизаторы с затопленно-струйной системой охлаждения, которые в 2–3 раза эффективнее обычных. Создан опытно-промышленный литейный участок по производству сплошных и полых заготовок из силуминов с высокодисперсной инвертированной микроструктурой. Эти заготовки поставляются более чем на 100 промышленных предприятий Беларуси, России, Кореи и Украины.

Ключевые слова

В статье приведены требования, предъявляемые к смазке, используемой при литье под давлением цветных сплавов. Представлена методика проведения исследований по определению седиментационной устойчивости приготавливаемой смазки, а также приведены результаты исследования седиментационной устойчивости смазки, используемой при литье цветных сплавов под давлением. Установлено, что с целью существенного увеличения седиментационной устойчивости составов смазок для литья силуминов на основе выбранных компонентов необходимо подогреть предварительно исходные компоненты до температуры не ниже 80 °C и перемешать их при частоте вращения лопаток диспергатора не менее 6000 мин–1.  Оптимальный  режим  получения  смазки  с  высокой  седиментационной  устойчивости  (более 200 сут) наблюдается при следующих температурно-временных показателях: температура подогрева исходных компонентов – не менее 90 °C, время перемешивания – 5 мин, частота перемешивания – 18000 мин–1.

Ключевые слова

Описаны результаты экспериментальных исследований по определению влияния легирования и термической обработки на механические свойства высокохромистого чугуна. При легировании расплава никелем, молибденом и марганцем, а также при термической обработке закалкой изучены удельный износ, предел прочности при изгибе полученных образцов, их твердость и микротвердость. Выполнен сравнительный анализ влияния легирующих элементов и способов термической обработки. При легировании Ni, Mo и Mn наибольший удельный износ имеют литые образцы, не подвергавшиеся термической обработке. Установлено, что наибольшую прочность при изгибе имеют закаленные образцы, легированные Ni, значительно меньшую твердость и микротвердость – литые образцы, не подвергавшиеся термической обработке. Определен примерный состав хромистого чугуна для дальнейших исследований по увеличению его износостойкости. Результаты исследований используются в процессе изготовления деталей дробильно-размольного оборудования.

Ключевые слова

В настоящей работе приведены подходы к расчетному анализу процессов затвердевания и охлаждения непрерывнолитых заготовок с целью совершенствования и разработки технологических режимов в условиях современных машин непрерывного литья с применением метода конечных элементов (МКЭ).Рассмотрено применение современных численных методов при затвердевании и охлаждения заготовок на машинах непрерывного литья заготовок. Обосновано использование метода конечных элементов при использовании расчетных и экспериментальных данных для разработки и совершенствования технологии разливки.

Ключевые слова

В работе сформулированы основные принципы построения и дано описание технологического процесса горячего брикетирования отходов черных металлов как способа превращения мелкофракционных и тонкодисперсных частиц металла в габаритный полуфабрикат заданных размеров и химического состава. Приведено описание оборудования для осуществления этого процесса с высокоэффективным безокислительным нагревом и полным безопасным обезвреживанием дымовых газов. Представлены результаты плавок горячепрессованных брикетов в различных плавильных агрегатах. Показано, что очищенные от СОЖ брикеты плотностью 6500–7100 кг/м3 являются полноценными заменителями кускового лома. Даны рекомендации и технико-экономическое обоснование целесообразности внедрения процесса горячего брикетирования в производство на предприятиях подшипниковой, машиностроительной и металлургической отраслей с последующим использованием горячепрессованных брикетов для получения литых заготовок собственного предназначения.

Ключевые слова

Преждевременное разрушение железобетонных конструкций, подвергаемых агрессивному воздействию окружающей среды, является серьезной проблемой как с технической, так и с экономической точки зрения. Арматура из углеродистой стали, заложенная в бетон, обычно не подвержена коррозии из-за образования защитной ионно-оксидной пленки, которая пассивирует сталь в условиях сильных щелочей в порах бетона. Однако эта пассивность может быть нарушена хлоридами, проникающими через бетон, или из-за карбонизации, достигающей поверхности арматуры. Затем начинается коррозия.Примером решения данной проблемы является замена при строительстве обычной стальной арматуры на плакированную. Через близко расположенные поверхности раздела двух твердых металлов атомы диффундируют между собой с различной скоростью при высокой температуре, определенном давлении. Тем самым, создается металлургическая связь между двумя твердыми металлами, целостность или «прочность» которых зависит от «чистоты» границы раздела между двумя металлами и атомов, составляющих эту «переходную зону» или связь.В статье исследуется плакированный арматурный прокат с целью определения возможности производства в условиях стана 320 ОАО «БМЗ – управляющая компания холдинга «БМК». Для изучения нового вида арматуры были проведены такие виды исследований, как определение химического состава, микроструктуры, механических свойств. Определены основные преимущества данного вида продукции.

Ключевые слова

С момента появления армирующего материала для автомобильных шин и резинотехнических изделий, каким является металлокорд, можно наблюдать его постоянное развитие. Ужесточение конкуренции среди производителей шин делает приоритетным направление по разработке новых и уникальных видов данной продукции с улучшенными техническими  характеристиками.  В  статье  излагается  тенденция  развития  производства  металлокорда  для  крупнои сверхкрупногабаритных шин в Беларуси начиная с 2007 г. и по настоящее время.Цель данного проекта – обеспечить поставки металлокорда больших диаметров для ОАО «Белшина» в необходимом объеме. Рассматривается решение проблемы выполнения объемов поставок металлокорда при ограниченном количестве оборудования с сохранением качества выпускаемой продукции. В процессе работы была разработана альтернативная схема изготовления металлокорда, осуществлен подбор технологических параметров настройки и свивки, проведена модернизация канатного оборудования.

Ключевые слова

Разработана методика выполнения измерения массовой доли оксидов калия и натрия в пыли фильтров электросталеплавильных печей методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (АЭС-ИСП). Исследованы возможности атомно-эмиссионных спектрометров серии iCAP для определения калия и натрия в пыли фильтров электросталеплавильных печей.Предложен способ перевода оксидов калия и натрия в раствор. Калибровка спектрометра проводилась по водным растворам с известной концентрацией калия и натрия. Для приготовления градуировочных растворов использовались химически чистые соли калия и натрия. Подобраны аналитические линии калия и натрия, свободные от спектральных наложений.Получена хорошая корреляция градуировочных графиков. Разработанная методика применяется для определения массовой доли оксидов калия и натрия в пыли фильтров электросталеплавильных печей. Проведена валидация методики. Повторяемость результатов сопоставлена с показателями повторяемости стандартизованной методики. Спектрометры серии iCAP могут быть использованы при определении массовой доли оксидов калия и натрия в пыли газоочистки.

Ключевые слова

Для достижения точности и стабильности учета длины металлокорда на этапе его изготовления необходимо выполнить модернизацию существующего канатовьющего оборудования. В результате модернизации внедрен новый алгоритм работы канатовьющего оборудования, изменена система учета длины металлокорда, использовано новейшее оборудование и технологии. Внедрены бесконтактная система передачи электрической энергии и беспроводная система передачи данных на базе инфракрасного канала.Применение новейших технологий и собственных достижений позволило получить совершенно новый тип канатовьющей машины, способной производить металлокорд согласно требованиям спецификации потребителя.

Ключевые слова

В статье рассмотрены вопросы получения высокопрочных сталей. На основании исследования микроструктуры был сделан вывод о воздействии температуры на исследуемую сталь. Для проверки влияния процесса сварки на изучаемую сталь измеряли твердость сварного шва и зоны термического влияния. В дальнейшем сварной шов проверяли рентгенотелевизионным контролем на предмет дефектов сварного соединения.Для анализа возможности свободной гибки с локальным нагревом были проведены эксперименты по отпуску образцов с целью выявления его оптимальной температуры, при котором не происходит образование трещин в исследуемых сталях после гибки. Проведены эксперименты по изгибу изучаемых сталей после локального нагрева линии гибки.Проведено сопоставление результатов обмера твердости сварного шва, а также образцов, полученных после отпуска и локального нагрева линии гибки. Построены графики падения твердости изучаемой стали в зависимости от температуры отпуска, а также падения твердости по мере удаления от линии локального нагрева. Проведены эксперименты по изгибу со сжатием высокопрочным сталей с применением подложки.Полученные в ходе экспериментов образцы исследовали рентгенотелевизионным контролем на предмет определения дефектов линии гибки. Рассчитана величина сжимающих напряжений, воздействующих на изгибаемый образец.

Ключевые слова

Исследованы морфология поверхности, магниторезонансные и антистатические свойства смесовой ткани 07С11КВ производства ООО «Моготекс» с покрытием углерода, легированного кластерами металлов.Покрытие наносили методом импульсного катодно-дугового осаждения в вакууме 3,5 · 10–3 Па. Установлено, что при нанесении покрытия формируется капельная фаза. Размеры капель достигают 20–25 мкм. Удельное поверхностное сопротивление на ткани 1 сторона / 2 сторона составляет 3,2 · 107 и 1,9 · 107 Ом соответственно. На спектре ЭПР фиксируются широкая спектральная линия с эффективным значением g-фактора 2,27±0,01 и шириной 94,4 мТл и узкая спектральная линия с эффективным значением g-фактора 2,04±0,01 и шириной 4,3 мТл, что соответствует углеродным кластерам покрытия.Из соотношения интенсивностей сигналов заполненного резонатора и калибровочного образца следует, что нерезонансное поглощение электромагнитного поля СВЧ в системе ослабляется незначительно.

Ключевые слова

Установлены закономерности формирования плазменных покрытий, получаемых из порошков на основе системы FeAl, синтезируемых методом реакционного механического легирования. Выявлено влияние режимов обработки композиций в механореакторе на свойства покрытий. Предложен эффективный способ управления пористостью покрытий из разработанных порошков, в основу которого положено изменение мощности, потребляемой установкой.Плазменные покрытия имеют неравновесный фазовый состав, который в отличие от равновесного включает широкую гамму оксидов металла основы и легирующих элементов, образующихся в процессе напыления. Покрытия при этом сохраняют субмикромикрокристаллический тип структуры порошков с высокоразвитой границей зерен и субзерен. Основой покрытий является интерметаллид FeAl. В роли упрочняющих фаз выступают ультрадисперсные соединения интерметаллидов и оксидов.Отжиг порошков оказывает значительное влияние на структуру и свойства покрытий и, в первую очередь, на слои из композиций с комплексным легированием оксидами. Термическая обработка способствует увеличению плотности и твердости покрытий и снижению пористости. Исследование образцов покрытий после отжига при высоких температурах свидетельствует о высокой жаропрочности и сохранении микрокристаллического типа структуры их основы.

Ключевые слова

В статье рассматривается идентификация частиц пыли на поверхности металлографических образцов. Отмечается, что объем литературы, посвященной металлографическим артефактам, небольшой. Это связано с тем, что русскоязычная литература металлографического направления создавалась давно, когда фиксирование структуры проводили фотометодом на фотопластинки или пленку. Трудоемкость процесса и недостаток фотоматериалов исключали наработку сведений о металлографических артефактах.Современные металлографические комплексы фиксируют изображения структуры цифровым способом. Поэтому, помимо изображений структуры, возможно без ограничений фиксировать и артефакты пробоподготовки. Проиллюстрированы частицы пыли на поверхности металлографических шлифов и их отличие от неметаллических включений. Рассмотрено применение темнопольного освещения и поляризованного света для идентификации артефактов. Проиллюстрированы некоторые эффекты, возникающие при металлографическом травлении.

Ключевые слова

Исследование направлено на создание алюминиевых композиционных жаропрочных материалов с особыми физикомеханическими свойствами. Эффективным путем решения проблемы является применение технологии, основанной на реакционном механическом легировании. Проведенный анализ процессов формирования фазового состава, структуры и свойств, имеющих место на всех стадиях реализации технологии, и влияние на их протекание легирующих компонентов позволил установить, что в качестве базовой для производства материалов перспективна композиция «алюминий (ПА4) – ПАВ (С17Н35СООН – 0,7 %)». Микрокристаллический тип структуры ее основы, характеризующийся высокоразвитой поверхностью границ зерен и субзерен и стабилизированный наноразмерными включениями оксидов и карбидов алюминия, сформировавшихся при механическом легировании, независимо от состава исходной шихты наследуется на последующих технологических этапах производства материалов и определяет близкие значения жаропрочности, которые существенно выше, чем у аналогов. Дополнительное легирование, обеспечивающее получение особых свойств, не изменяет «структурно-фазовый» тип разработанных материалов. Они являются композиционными микрокристаллическими дисперсно-упрочненными.

Ключевые слова

Рассматривается возможность загрязнения поверхности образцов стали абразивными материалами при подготовке проб для определения химического состава на оптико-эмиссионных спектрометрах [1]. В стандартах на методы подготовки образцов подробно описаны способы обработки поверхности, используемые материалы, требования к качеству анализируемой поверхности. Поверхность образца можно фрезеровать или шлифовать с использованием различных абразивных материалов. В практике работы лаборатории аналитического обеспечения центральной заводской лаборатории ОАО «БМЗ» выяснилось, что поверхность образцов в процессе подготовки проб загрязняется алюминием и кальцием.Для того чтобы определить, каким образом происходит загрязнение аналитических поверхностей, был изучен химический состав всех материалов, используемых при подготовке проб, и проведен эксперимент, позволяющий установить метод подготовки поверхности образца, не приводящий к загрязнению поверхности алюминием и кальцием. Для эксперимента были отобраны три стандартных образца состава стали с аттестованными значениями массовой доли алюминия и кальция в разных диапазонах. Поверхность каждого образца обработана тремя способами и проведен оптико-эмиссионный спектральный анализ на каждой аналитической поверхности в пяти точках для установления значения массовой доли алюминия и кальция и оценки разброса полученных результатов (ОСКО).В результате проведенных испытаний было установлено, что при шлифовании поверхности образцов с помощью абразивных кругов из белого корунда и шлифовальной бумаги неводостойкой зернистостью Р40 происходит загрязнение поверхности анализируемого образца алюминием и кальцием, поэтому при определении массовой доли алюминия и кальция в стали необходимо для подготовки поверхности использовать метод фрезерования.

Ключевые слова

Мы живем в неинерциальном мире. В неинерциальных системах не работают классические законы механики и постулаты специальной теории относительности. Для работы законов механики нужно учитывать силы инерции. Их следует считать реальными силами пространства. Оно материально и обладает свойствами поля. Показано, что механизм действия пространства на элементы (тела) системы аналогичен механизму действия магнитного поля на свободные электроны проводника в этом поле. Предложены три закона динамики поступательного движения для неинерциальной системы. С помощью сил пространства можно объяснить реактивное движение, невесомость, действие торнадо, модифицирующее действие встряхивания или вибрации металлического расплава на микроструктуру отливки при ее затвердевании. Показано, что силы тяготения и пространства не эквивалентны.

Ключевые слова

Одним из основных торговых партнеров Беларуси, России и Украины являются страны Европейского Союза. В настоящей статье анализируется уровень экспортных поставок из этих и некоторых других стран в ЕС за 10 лет (2010– 2019 гг.) изделий литейного и металлургического производства в соответствии с принятой товарной номенклатурой внешнеэкономической деятельности по группе 72 «Черная металлургия». Данные взяты из официальных статистических отчетов Европейского Союза.В первой части статьи дается информация по экспорту из Беларуси, России и Украины изделий по конкретным товарным позициям 7201–7218, 7224, 7228 группы 72, с указанием трех крупнейших стран – экспортеров в ЕС по данным позициям и общему мировому экспорту в ЕС. В группе 72 отобрано 20 позиций, где роль Беларуси, России и Украины более весома.Во второй части даются данные по экспорту в ЕС Беларуси, России и Украины и 11 других стран мира по группе 72«Черная металлургия» в целом за 2010–2019 годы с отражением этой полной информации в графической форме. Сделан краткий анализ тенденций развития поставок, приведены некоторые выводы по экспорту в ЕС по отдельным товарным позициям и группе 72 в целом.