Литье и металлургия

28 мая главному редактору журнала «Литейное производство» Виктору Юрьевичу Пиирайнену исполнилось 70 лет. Виктор Юрьевич, доктор технических наук, профессор, в настоящее время работает в Санкт-Петербургском горном университете императрицы Екатерины II в должности профессора кафедры материаловедения и технологии художественных изделий.

21 июля 2025 г. исполнилось 85 лет со дня рождения Ильи Егоровича Илларионова, профессора кафедры «Технология машиностроения» ФГБОУ ВО «ЧГУ им. И. Н. Ульянова», одного из учредителей Российской академии наук, президента Общественной организации Академии наук Чувашской Республики и Инженерно-технологической академии Чувашской Республики, доктора технических наук, профессора, заслуженного деятеля науки и техники Российской Федерации и заслуженного деятеля науки Чувашской Республики, лауреата Государственной премии им. Изотова, кавалера ордена Почета и ордена «Рыцарь науки и искусства», золотой медали им. Келдыша и Циолковского.

23 июля 2025 г. исполнилось 65 лет Покровскому Артуру Игоревичу. Ученый в области материаловедения машиностроительных материалов.

Представлены основные этапы исследований по разработке технологии получения литого припоя марки А34 в виде прутков. Показано, что с учетом основных закономерностей структурной наследственности для приготовления рабочего сплава можно эффективно использовать до 100 % предварительно подготовленных различных ломов и отходов. Результаты кинетики плавления и затвердевания, анализ химического состава и микроструктуры, механических испытаний и плотности показали, что припой марки А34, полученный по разработанной технологической схеме, полностью соответствует требованиям нормативной документации. Установлена возможность применения припоя марки А34 в качестве присадочного материала при сварке пластин (толщиной 2 мм) из алюминиевых сплавов АК7ч (литейный) и АМг5 (деформируемый). В качестве газовой защитной среды использовали аргон. Разработана технологическая инструкция по приготовлению припойного сплава марки А34. Организовано производство литого припоя марки А34 в виде прутков.

Ключевые слова

Показаны преимущества использования среднечастотных индукционных тигельных печей по сравнению с печами, работающими на промышленной частоте. Представлена экономическая эффективность от перехода с индукционных печей промышленной частоты на среднечастотные печи. Описан метод многопостовой плавки.

Ключевые слова

В статье представлен термодинамический расчет модифицирования заэвтектического силумина церием, бериллием и сурьмой. Показано, что в расплаве заэвтектического силумина церий, бериллий и сурьма рафинируют элементарные нанокристаллы кремния от адсорбированных атомов кислорода. Исследован процесс модифицирования первичных микрокристаллов кремния церием, бериллием и сурьмой. Эти металлы повышают в расплаве заэвтектического силуми на концентрацию элементарных нанокристаллов кремния, свободных от атомов кислорода. Данный процесс увеличивает концентрацию центров кристаллизации и повышает дисперсность первичных микрокристаллов кремния.

Ключевые слова

Рассмотрены примеры внедрения аддитивных технологий в действующее литейное производство. С помощью фуран‑процесса показано, что аддитивные технологии по своему содержанию могут значительно отличаться от традиционных технологий. Литейные стержни, полученные технологией Binder Jetting (BJ), отличаются от стержней, полученных традиционным фуран‑процессом, повышенной прочностью и газовыделением. Это требуется учитывать при проектировании литниковых систем для предупреждения возникновения газовых дефектов в отливках.

Ключевые слова

Опробован процесс центробежного литья сплавов АМг5 и АМг6 при коэффициентах гравитационной нагрузки (КГН) 300 и 500g. Выявлено, что положительный эффект повышения КГН на кристаллизацию расплава проявляется в большей степени при литье сплавов с высоким содержанием легирующего элемента, так как это не только способствует измельчению зерна и очистке расплава от хрупких железокремниевых соединений, но и позволяет увеличивать растворимость легирующих компонентов в α(Al). Так, отливки из АМг6, полученные при 500g, в сравнении с 300g имеют прочность и пластичность, увеличенную соответственно в 1,1 и 1,3 раза. В сравнении с лучшими образцами литого сплава АМг6 по ГОСТ 1583‑93, способом центробежного литья при 500g получен литой сплав АМг6 с прочностью, пластичностью и твердостью выше на 15–25, 10–50 и 40 % соответственно. При этом сплав имеет структуру, как при закалке на твердый раствор. С помощью метода прокатки исследован процесс пластической деформации алюминиево‑магниевых сплавов марки АМг5 и АМг6 со структурой, полученной литьем при 500g. В результате отработки различных технологических маршрутов прокатки достигнуто упрочнение литого сплава АМг6, полученного при 500g, характеризующееся повышением прочности и твердости в 1,6 раза при суммарной деформации 60 %. Получен материал АМг6 с прочностью от 411 до 435 МПа и относительным удлинением от 10 до 13 % в зависимости от его направления при растяжении. Показана перспективность и необходимость проведения дальнейших исследований в области получения сплавов АМг методом центробежного литья при КГН 300–500g и последующей их пластической деформации.

Ключевые слова

В работе проведены исследования влияния усадочных процессов в кристаллизаторе машины непрерывного литья заготовок на образование поверхностных дефектов при разливке непрерывнолитой круглой заготовки диаметром 200 мм. Определены необходимые критерии усадки непрерывнолитой заготовки для образования оптимальной корочки заготовки путем выбора гильз с определенным геометрическим исполнением, а также подбора шлакообразующих смесей индивидуального химического состава.

Ключевые слова

Контролем пластических свойств проведено сравнение надежности предварительной оценки неравномерности пластической деформации в процессе многократного волочения высокопрочной проволоки с помощью расчетного геометрического параметра клиновидной зоны и экспериментально определяемого подъема металла на входе в рабочий конус волоки. Геометрический параметр клиновидной зоны не характеризует влияние на формирование пластических свойств повышения прочности, соотношения сжимающих и растягивающих напряжений в очаге деформации при изменении единичного обжатия и поэтому не может применяться в качестве показателя неравномерности пластической деформации при многократном волочении высокопрочной проволоки из перлитной стали. Определяемый при волочении на разъемных волоках подъем металла на входе в деформационную зону волочильного инструмента обладает повышенной чувствительностью к изменению основных технологических параметров процесса волочения и соответствует критерию неравномерности пластической деформации высокопрочной стали. С увеличением суммарного обжатия при волочении высокопрочной проволоки дополнительной оценкой неравномерности пластической деформации является соотношение сжимающих и растягивающих напряжений в схеме объемного напряженного состояния. Для повышения равномерности деформации при многократном волочении высокопрочной проволоки необходимо снижение единичных обжатий и уменьшение угла рабочего конуса волоки по мере роста суммарной степени деформирования. Деформацию волочением следует осуществлять с противонатяжением и в режиме гидродинамического трения.

Ключевые слова

В статье представлены программная реализация принципа Poka‑yoke и внедрение системы контроля вращения торсиона на канатных машинах, позволяющие существенно снизить издержки производства, вызванные влиянием оборудования и человеческим фактором. Цель данного проекта – совершенствование программного обеспечения канатной машины, направленное на выявление скрытых дефектов (в том числе по длине металлокорда) для снижения доли технически неизбежных отходов у потребителя и несоответствующей продукции на производстве. Рассмотрены решения по усовершенствованию системы улавливания обрывов, введения дополнительных триггеров для исключения образования «короткомеров» при изготовлении металлокорда, снижения количества несоответствующей продукции (исправимой и неисправимой), вычисления и своевременного устранения сбоев в работе машины и контроля непреднамеренных ошибок операторов. Разработаны и внедрены программное обеспечение контроля и счета длины металлокорда, система контроля вращения торсиона

Ключевые слова

В данной статье рассмотрены приоритетные требования к металлокорду как основному элементу шины. Приведены различные факторы, влияющие на переработку металлокорда, и действия, предпринимаемые изготовителем для ее улучшения. Затронуты важнейшие проблемы, возникающие при проектировании новых конструкций металлокорда, и способы их решения. Рассмотрены основные этапы проектирования новых конструкций металлокорда. Описана роль многофункциональной команды для оперативного решения возникающих проблем и сокращения сроков проектирования. Сделан акцент на важности предоставления заказчиком полной информации на проектируемую конструкцию, в том числе касающейся области ее применения. Затронута тема применения методики DFMEA как возможного инструмента решения проблемы недостатка входных данных при проектировании.

Ключевые слова

Обсуждаются вопросы анализа неметаллических включений в сталях. Рассмотрены оптические эффекты, возникающие в поляризованном свете на неметаллических включениях, артефактах металлографической пробоподготовки, а также некоторых деталях и дефектах микроструктуры. Показано, что при максимальных увеличениях до 1500 крат не всегда возможно визуализировать кристаллические неметаллические включения. Проиллюстрировано сходство оптических эффектов на кристаллических включениях, каплях воды, порах и ямках травления. Показано, что в этой связи возрастает роль дополнительных опций оптических микроскопов, расширяющих возможности оптического  контрастирования, что дает возможность распознавания разнообразных металлографических артефактов. При этом оснащение лабораторий современным металлографическим оборудованием, в первую очередь объективами высокого увеличения, а также разнообразными средствами оптического контрастирования имеет первостепенное значение.

Ключевые слова

Жаропрочные сплавы и стали относятся к специальным видам нержавеющих материалов, разработанных для высоких температур и агрессивной окружающей среды. Они предназначены для использования в условиях, где обычные стали могут потерять свои характеристики из‑за высоких температур, окисления или коррозии. В данной работе проведен анализ соответствия отечественных жаропрочных сталей и сплавов и их зарубежных аналогов по EN, AISI, ASTM и AFNOR. Изучены механические свойства для сталей системы AISI. Проведено сравнение сфер применения основных жаропрочных сталей производства СНГ и системы AISI

Ключевые слова

За последние 15–20 лет закуплено достаточно много оборудования различного назначения, при поломке которого возникает необходимость замены вышедших из строя деталей, но в связи с введением санкций появились определенные трудности. В частности, не всегда возможно определить соответствие материалов оригинальных изделий и их аналогов, произведенных в СНГ, способов их термической обработки и механических свойств. В настоящей статье представлен анализ нержавеющих сталей из различных стран‑производителей (США, Европы, Японии, КНР и СНГ).

Ключевые слова

Создана база данных химических составов аусферритных высокопрочных чугунов (ADI) по материалам публикаций в авторитетных научных журналах (Materials and Design, Materials Science and Engineering A, Journal of Materials Engineering and Performance, Journal of Materials Research and Technology (Elsevier), Metallurgical and Materials Transactions A, International Journal of Metalcasting (Springer), Materials, Metals (MDPI), Materials Transactions JIM, ISIJ International и др.). Глубина поиска составила 35 лет (1990–2025 гг.), наибольшее внимание уделено публикациям 2020–2025 гг. Проведен статистический анализ химических составов ADI из базы данных, который позволил выявить ряд закономерностей. Установлены значения средних концентраций, стандартных отклонений от средних, границы доверительных интервалов для средних значений концентраций химических элементов с использованием распределения Стьюдента при уровне значимости 0,05. Установлены граничные диапазоны легирования ADI основными элементами: углерод от 2,78 до 3,87 %, кремний от 0,28 до 4,69 %, марганец от 0,07 до 1,01 %, медь от 0,01 до 1,4 %, никель от 0,001 до 2,0 %, молибден от 0,001 до 0,5 %. Построены графики зависимостей частоты распределения исследуемых сплавов ADI от содержания углерода, марганца, меди, никеля, молибдена и магния. Обнаружены характерные максимумы частоты распределения сплавов, приходящиеся на интервалы концентраций следующих элементов: углерод 3,40–3,55 % (42 % сплавов), кремний 2,03–2,91 % (90 % сплавов), марганец 0,22–0,41 % (41 % сплавов). Для меди, никеля и молибдена в ADI не выявлено статистически значимых максимумов концентраций. Проведен анализ частоты распределения сплавов ADI в зависимости от сочетаний концентраций следующих пар химических элементов: С–Si, Si–Mn, Cu–Ni, Mo–Ni, P–S, Mg–C. Выявлены характерные для большинства сплавов комбинации концентраций С–Si и Si–Mn, которые отображаются на диаграммах в виде локальных, четко выраженных зон. Несколько менее выраженные области устойчивых сочетаний концентраций обнаружены для пар Mg–C и P–S. Установлен ряд групп устойчивых сочетаний концентраций Cu–Ni, Mo–Cu, Mo–Ni, отображающихся на диаграммах в виде нескольких соответствующих зон. Выявлены группы ADI: безмолибденовый, низкомедистый, низконикелевый; наиболее широко представлена группа комплексно легированных ADI: 0,6–1,4 % Cu, 0,5–2,0 % Ni, 0,15–0,3 % Mo. Статистический анализ позволил выявить наиболее часто используемые интервалы легирования ADI: углерод 3,50–3,59 %, кремний 2,44–2,66 %, марганец 0,29–0,38 %, медь 0,39–0,62 %, никель 0,46–0,81 %, молибден 0,13–0,24 %, магний 0,042–0,051 %, фосфор 0,024–0,035 %, сера 0,011–0,015 %. В результате статистической обработки всего массива данных определен средневзвешенный химический состав, который рекомендуется в качестве оптимального: 3,54 % C, 2,55 % Si, 0,33 % Mn, 0,51 % Cu, 0,64 % Ni, 0,18 % Mo, 0,046 % Mg, до 0,03 % P, до 0,01 % S. Проведены анализ и сравнение химических составов ряда патентов на составы ADI авторов с выявленным среднестатистическим составом. Предложены направления создания групп экономнолегированных ADI на основе концепции экономного легирования.

Ключевые слова

Срок службы изделий, имеющих наплавленные металлические или керамические покрытия, напрямую зависит от целого ряда их механических и физических свойств. Для деталей, работающих в узлах трения, весьма важным показателем является прочность нанесенных покрытий, которая напрямую связана с их твердостью. В работе проведен анализ изменения твердости покрытий и материала подложки по сечению образцов. Показаны отличия по твердости у образцов, прошедших термическую обработку, и необработанных аналогов. Проведен анализ склонности к разрушению покрытий с низкой и средней энтропией, нанесенных плазменным напылением на чугуны, медные и композиционные сплавы. Показана возможность оптимизации подложки для напыления.

Ключевые слова

В статье представлен краткий обзор ранее полученных авторами результатов исследований химического, гранулометрического состава дисперсного цинксодержащего отхода (цинковой пыли), образующегося при цинковании труб и последующей их паровой обдувке, влияния технологических параметров, таких как состав смеси, температура термодиффузионного цинкования, на толщину, структуру и свойства цинковых покрытий, полученных методом термодиффузионного цинкования в насыщающих смесях на базе цинксодержащего отхода. Так как основной функцией цинкового покрытия является защита металла от коррозии, для проведения сравнительных испытаний на коррозионную стойкость в камере соляного тумана были изготовлены образцы цинковых покрытий на базе цинкового порошка и цинксодержащего отхода производства в установке с вращающимся контейнером. Известно, что с целью повышения коррозионной стойкости цинковые покрытия пассивируют и покрывают лакокрасочным материалом. Часть образцов с цинковыми покрытиями также подвергали дополнительной обработке. Проведение сравнительных испытаний в соляном тумане (в настоящее время испытания продолжаются) на коррозионную стойкость цинковых покрытий позволили установить, что после 300 ч испытаний покрытия, полученные на основе цинксодержащего отхода, незначительно уступают по защитным свойствам покрытиям на основе стандартного порошка цинка. Дополнительная обработка, а именно пассивация данных покрытий, позволила практически подавить белую коррозию. А применение комплексного лакокрасочного покрытия (пассивация + окрашивание) позволяет обеспечить полную устойчивость к коррозии не менее 300 ч в камере солевого тумана.

Ключевые слова

Приведены результаты оценки условий труда на рабочих местах сборщика форм, определены факторы производственной среды, их определяющие. Рассмотрены условия труда сборщика форм в сравнении с нормативными величинами. Установлено, что при оценке условий труда сборщика форм в литейных цехах с различным характером производства необходимо учитывать используемое оборудование и ручной инструмент, продолжительность нахождения у работающего оборудования.

Ключевые слова