Статті КЛВ (ІПБТ)

Permanent URI for this collection

Browse

Recent Submissions

Now showing 1 - 20 of 54
  • Item
    Physicochemical Structure Features of Refractory Compositions with Inorganic Binders
    (Vasyl Stefanyk Precarpathian National University, Ivano-Frankivsk, Ukraine, 2022) Liutyi, R. V.; Solonenko, L. I.; Osipenko, I. O.; Fedorov, M. M.; Moroz, B. I.
    ENG: The article presents the study results of new inorganic binders and the physicochemical processes of their formation. The main purpose of the created materials is to make molds and cores for foundry production. Creating environmentally-friendly binders with a set of functional properties for foundry production is relevant worldwide. Therefore, scientists from different countries are paying special attention to the study of silicate and phosphate binders. The study analyzes the kinetics of the orthophosphoric acid interaction with several inorganic materials – pulverent pyrophyllite, disthene-sillimanite, a by-product of electrocorundum production, and sodium chloride. The phase and chemical composition of all formed binders have been established. In aluminum-containing compositions, those are represented by aluminum orthophosphates in crystalline and amorphous forms. Sodium metaphosphate is formed in the composition with sodium chloride. Peculiarities of the structuring compositions physical process with liquid glass and granular quartz filler due to steam-microwave treatment are determined. It is shown that structuring occurs due to dehydration, which is completed within 4…12 min, which allows reducing the liquid glass content in the composition to 1.5% while ensuring a high level of strength. The properties of structured compositions with the developed binding components are researched, and it is shown that all of them are competitive. Recommendations for their possible application were created.
  • Item
    Фізико-хімічні особливості структурування вогнетривких композицій з неорганічними зв’язувальними компонентами
    (Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника, Івано-Франківськ, Україна, 2022) Лютий, Ростислав Володимирович; Солоненко, Людмила Ігорівна; Осипенко, Ірина Олександрівна; Федоров, М. М.; Мороз, Борис Іванович
    UKR: У статті представлено результати дослідження нових неорганічних зв’язувальних компонентів та фізико-хімічних процесів їх утворення. Основне призначення створених матеріалів – виготовлення форм і стрижнів для ливарного виробництва. Проблема створення екологічних зв’язувальних матеріалів з комплексом функціональних властивостей для потреб ливарного виробництва є актуальною у світовому масштабі. Тому науковці різних країн привертають особливу увагу дослідженням силікатних та фосфатних зв’язувальних матеріалів. У нашому дослідженні проаналізовано кінетику взаємодії ортофосфорної кислоти із рядом неорганічних матеріалів – пилоподібними пірофілітом, дистен-силіманітом, побічним продуктом виробництва електрокорунду та хлоридом натрію. Установлено фазовий та хімічний склад усіх утворених ЗК. У композиціях з алюмовмісними сполуками вони представлені ортофосфатами алюмінію в кристалічній та аморфній формах. У композиції з хлоридом натрію утворюється метафосфат натрію. Визначено особливості фізичного процесу структурування сумішей із рідким склом та зернистим кварцовим наповнювачем внаслідок паро-мікрохвильової обробки. Показано, що структурування таких сумішей відбувається внаслідок дегідратації рідкого скла, яка завершується впродовж 4…12 хв обробки, що дає змогу зменшити вміст рідкого скла в суміші до 1,5% при забезпеченні сумішам високого рівня міцності. Досліджено властивості структурованих сумішей із розробленими ЗК та показано, що всі вони є конкурентноздатними. Розроблено рекомендації щодо їх можливого використання.
  • Item
    Розрахунок процесу модифікування осьової зони прокатних валків із заевтектоїдної сталі з вмістом вуглецю 1,80%
    (НМетАУ, Дніпро, 2022) Семенов, О. Д.; Іванова, Людмила Харитонівна
    UKR: Мета. Встановити тривалість твердіння робочого шару прокатних валків в кокілі, розміри осьової зони з рідким та рідко-твердим металом і масу хімічних елементів-графітизаторів для введення їх в осьову зону, що зменшить вплив карбідоутворювальних хімічних елементів на структуру заевтектоїдної сталі. Методика. Кінетику кристалізації фронтів ліквідус, виливання і солідус встановлювали за дев’ятьма експериментальними вимірами твердіння циліндричних виливків зі сплавів Fe-C, що були отримані Б. Б. Гуляєвим. Оцифрування кривих виконували в програмі AutoCAD 2010 в координатах відносного розміру виливка х/R і параметричного критерію Б. Б. Гуляєва τ/R2. Результати. За результатами оцифрування та інтерполяції експериментальних даних побудовані криві кінетики твердіння фронтів ліквідус, виливання і солідус у виливках із заевтектоїдної сталі з вмістом вуглецю 1,80%. Підвищити якість прокатних валків із заевтектоїдної сталі можливо при зменшенні негативного впливу цементиту, карбідів хрому і молібдену на структуру осьової зони за рахунок введення графі тизувальних елементів, яке реалізувати необхідно тільки після твердіння в кокілі робочого шару із заевтектоїдної сталі. Тому послідовно розраховували тривалість твердіння робочого шару в бочці валка, розміри осьової зони з рідким та рідко-твердим металом і на цю масу рідини встановлювали масу хімічних елементів-графітизаторів. Наведено приклад розрахунку маси графітизатору по отриманим кривим кінетики твердіння фронту виливання для бочки прокатного валку масою 2080 кг. Виконати технологію введення графітизатора по осі виливка доцільно згідно наведеного способу лиття і схеми ливарної форми. Наукова новизна. Вперше отримали криві кінетики твердіння фронтів виливання, солідус та ліквідус з кроком за відносним розміром виливка 0,05 х/R для заевтектоїдної сталі з вмістом 1,80% вуглецю. Вперше запропоновано методику розрахунку маси і часу введення графітизувального модифікатора в осьову зону валків різних розмірів відповідно до кількості рідкої та рідко-твердої фаз, які залишаються після твердіння робочого шару у бочці. Практична значущість. Запропоновано технологію графітизувального модифікування осьової зони прокатних валків із заевтектоїдної сталі з вмістом вуглецю 1,80% для зменшення негативного впливу цементиту на фізико-механічні властивості осьової зони.
  • Item
    Influence of Technological Factors on Formation Process of Bimetallic Castings
    (Latvia University of Life Sciences and Technologies, Jelgava, 2023) Aftandiliants, Yevhenii; Gnyloskurenko, Svyatoslav; Meniailo, Helena V.; Khrychikov, Valerii Ye.
    ENG: The analysis of the modern state of wear-resistant metallic material production showed that one of the promising directions for improving their quality is the use of bimetallic steel-cast iron castings, which have a complex of properties differentiated over the volume and surface of the products. However, the problem of obtaining a high-quality joint of the steel base and the working cast iron layers is not completely solved at present. So, the research aims to determine the quality criterion of a good diffusion joint and to study the selected technological factor influence on the formation process of bimetallic castings using the developed mathematical model. The paper examines the effect of the steel base temperature at liquid cast iron pouring over it, the temperature of pouring cast iron, as well as the ratio of liquid cast iron mass to the unit surface of the steel base on the contact surface temperature as selected quality criteria, and the structure of the transition diffusion layer of bimetallic castings. It was determined that a high-quality joint is realized when this temperature is larger than the solidus temperature of the cast iron. Moreover, the results of the mathematical model application showed maximum contribution of the liquid cast iron mass/steel unit surface ratio, less effect of the pouring iron temperature and minimum influence of the solidified steel base temperature onto the quality criteria. The metallographic analysis established the diffusion joint formation in the transition steel-cast iron layer consisting of pearlite on the side of the steel base and without the carbide matrix area on the side of the working iron layer. The results obtained are of great importance for the designing bimetallic machine parts worked under intensive wear conditions.
  • Item
    Regularities of Crystallization Heat Release During Solidification of Alloyed Cast Irons
    (The Katowice Branch of the Polish Academy of Sciences, Poland, 2023) Aftandiliants, Y.; Gnyloskurenko, S.; Meniailo, Helena V.; Khrychikov, Valerii Ye.; Lomakin, V.
    ENG: The chemical composition of alloys plays an important role at their crystallization and influences the solid phase formation, and thus, microstructure and properties. The present paper studies the release of the heat of crystallization of alloyed wear-resistant cast irons in order to determine the quantitative patterns of the chemical composition influence to the kinetics of crystallization. The differential thermal analysis was applied to get the data of heat release, its rate at cast iron temperature decrease. The normalized dependence of the amount of crystallization heat over time was obtained. The main temperature parameters were analyzed and four stages at irons crystallization were established and characterized with their duration and released heat. The multiple correlation analysis allowed considering a numerous physical and chemical factors and distinguishing their role at crystallization of irons. As a result, the quantitative regularities are determined of influencing the content of alloying elements, impurities and carbides on a heat and time of crystallization at the different stages of solidification, which are of great importance in developing alloyed irons with required quality and properties.
  • Item
    The Process of Vacuum Formation in the Shrinkage Cavity at Castings Crystallization
    (The Katowice Branch of the Polish Academy of Sciences, Poland, 2022) Khrychikov, Valerii Ye.; Semenov, Oleksandr D.; Meniailo, Helena V.; Aftandiliants, Y.; Gnyloskurenko, S.
    ENG: The formation process of one of the most common casting defects, a shrinkage depression concerned to shrinkage cavity, was studied. The methodology, device and the experimental set up were developed to study the shrinkage cavity growth. The kinetics of vacuum formation in the cavity of the spherical casting of Al-Si-Mg alloy at its solidification in the sand-and-clay form was investigated. The data were analysed taking in mind the temperature variation in the centre of crystallizing casting. The causes of the shrinkage depression in castings were clarified. It was determined that atmospheric pressure leads to the retraction and curvature of metal layer on the surface of the casting with lower strength below which the shrinkage cavity is formed. To avoid such defects it was recommended to use the external or internal chills, feeders and other known technological methods. Deep shrinkage cavities inside the castings could be removed with an air flow through a thin tubular needle of austenitic steels for medical injections.
  • Item
    Graphitizing Modification of the Axial Zone of Cast Iron Rolling Rolls in the Liquidus-Solidus Temperature Range
    (Dnipro University of Technology, Dnipro, Ukraine, 2023) Khrychikov, Valerii E.; Meniailo, Helena V.; Semenov, O. D.; Aftandiliants, Y. G.; Gnyloskurenko, S. V.
    ENG: Purpose. To develop a method for calculating a process of graphitizing modification of unsolidificated liquid-solid zone to reduce transcrystallinity of the macrostructure and the amount of cementite in the center of castings. Methodology. The duration of solidification of the castings was determined by the kinetic curves of liquidus, solidus and pouring boundary in coordinates of relative thickness of the solidified metal layer – the parametric criterion of Gulyaev. Findings. A methodology for the process of modification of the axial zone of rolling was developed, the mass and time of adding aluminum were determined according to the amount of liquid-solid phase that remains after the solidification of the working layer. On the example of a rolling roll weighing 1115 kg, 0.488 kg of aluminum was added into liquid-solid zone after the working layer solidified. Movement of aluminum to the front of crystallization is provided by centrifugal forces and adding of aluminum along the height of the roll. Originality. For the first time, the kinetic curves of liquidus, solidus and pouring boundary have been plotted in coordinates of the relative thickness of the solidified metal layer x/R and τ/R2 – the parametric criterion of Gulyaev for rolled cast iron alloys cooled in chill-sand molds of various sizes. A methodology was developed for calculating the process of aluminum modification of the axial zone of rolling rolls after solidification of the working layer in the barrel which was set at the pouring boundary. The amount of aluminum depends on the remains of the liquid-solid phase. Practical value. Graphitizing modification reduces transcrystallinity of the macrostructure and the amount of cementite in the axial zone of castings. A promising direction for further development is the development of new methods for manufacturing castings due to physical and mechanical effects on the two-phase zone, deoxidation and alloying of the central zones of castings.
  • Item
    Технологічний рециклінг стрижневої суміші на основі фосфатів натрію
    (НМетАУ, Дніпро, 2022) Лютий, Р. В.; Тишковець, М. В.; Осипенко, Ірина Олександрівна; Мисливченко, О. М.
    UKR: Вперше представлено результати досліджень властивостей стрижневої суміші на основі неорганічного зв’язувального компонента, здатної до повторного використання. У роботі використано зв’язувальний компонент, який утворюється внаслідок неорганічного хімічного синтезу із ортофосфорної кислоти та триполіфосфату натрію. Потенційно використання такого матеріалу в ливарному виробництві сприяє вилученню фосфатів натрію із побутової хімії та значному покращенню екології водних екосистем. Попередніми дослідженнями встановлено, що цей зв’язувальний компонент забезпечує високу міцність стрижневої суміші. У представленій статті додатково вивчено такі властивості, як залишкова міцність, вибиваємість та можливість повторного використання суміші. Визначено, що під час нагрівання зв’язувальний компонент має ряд фізико-хімічних перетворень, які поляга- ють у переході полі- та пірофосфатів натрію у метафосфати (200…250 оС), їх подальшому плавленні та зміні кристалічної форми на аморфну (500…600 оС). Внаслідок цього стрижнева суміш після нагрівання та охолодження зберігає відносно високу міцність. Однак завдяки водорозчинності фосфатів натрію, ливарні стрижні із внутрішніх порожнин виливків легко вилучаються у воді, незалежно від значень залишкової міцності суміші. Усунення негативного впливу фосфатів натрію на водні екосистеми, незважаючи на використання води для вилучення ливарних стрижнів, досягається тим, що зв’язувальний компонент після розчинення у воді повторно проявляє зв’язувальну здатність, тобто суміш здатна до технологічного рециклінгу та багаторазового використання у замкненому виробничому циклі без витоку до навколишнього середовища.
  • Item
    Вплив вмісту вуглецю на тривалість кристалізації фронту ізоліквідус сплавів Fe-C у кокільних циліндричних формах
    (НМетАУ, Дніпро, 2022) Семенов, О. Д.; Хричиков, Валерій Євгенович; Меняйло, Олена Валеріївна; Афтандилянц, Є. Г.; Гнилоскуренко, С. В.
    UKR: Мета. Встановити тривалість кристалізації фронту ізоліквідус сплавів Fe-C в діапазоні 0,04 ... 4,83 %С, що охолоджуються у кокільних циліндричних формах. Методика. Тривалість кристалізації фронту ізоліквідус встановлювали по дев’яти експериментальним вимірам твердіння циліндричних виливків зі сплавів Fe-C, що отримані Б.Б. Гуляєвим, О.Н. Магницьким, Л.М. Постновим. Оцифровку твердіння сплавів з вмістом вуглецю 0,04%, 0,1%, 0,4%, 0,93%, 1,42%; 2,44%, 3,28%, 4,45%, 4,83% виконували в програмі AutoCAD 2010 в координа- тах х/R і τ/R2, де х – товщина шару металу, що затвердів; R – радіус виливка; τ – час твердіння. Результати. В процесі оцифровки і інтерполяції експериментальних термографічних досліджень отримано 20 кривих твердіння фронту ізоліквідус з кроком по відносному розміру виливку 0,05 х/R і по вмісту вуглецю 0,05% в інтервалі хімічних складів 0,04 ... 4,83%С. Наведено приклади розрахунку тривалості твердіння виливків різних хімічних складів в сплавах Fe-C при охолодженні у кокілях циліндричної форми. Максимальна тривалість твердіння при 0,1%С обумовлено виділенням високою кількістю твердої фази ≈60 % поблизу температури лікві- дус, а при 0,30 - 0,45%С зменшення тривалості твердіння обумовлено зменшенням кількості твердої фази до ≈7 %. Ще менша тривалість твердіння при температурі ліквідус у чавунів: при 3,5%С виділяється лише 2 - 3% твердої фази. Експериментальні криві охолодження також фіксують у чавунів незначну температурну зупинку на кривій охолодження при температурі ліквідус і велику – при солідус. Тому виділення більшої частини прихованої теплоти кристалізації відбувається при температурі солідус і загальна тривалість твердіння 100% твердої фази у чавунів більша, а ливарні властивості доевтектичних і евтектичних чавунів значно вищі, ніж у сталі. Наукова новизна. Вперше теоретично визначено вплив хімічного складу сплавів Fe-C у діапазоні 0,04...4,83%С на кінетику просування фронту твердіння ліквідус за параметричним критерієм τ/R2 і від- носним розміром х/R від поверхні до центру циліндричних виливків, що охолоджуються у кокілі. Вперше встановлено вплив на тривалість твердіння кількості твердої фази при температурі ізоліквідус і нерівномірністі розподілу частки прихованої теплоти кристалізації при температурах ліквідус і солідус. Практична значущість. За наведеними прикладами розрахунку тривалості твердіння фронту ізоліквідус обґрунтовано кращі ливарні властивості сплавів, в яких при температурі ліквідус кількість виділення твердої фази мінімальна. За отриманим масивом даних можливо побудувати кінетику просування фронту ліквідус по товщині циліндричного виливку, а за гіпотезою приведеної товщини М.І. Хворінова встановити тривалість твердіння виливків у формі куля і плита.
  • Item
    Функціональні залежності між показниками механічних властивостей та хімічнім складом оловʼяно-алюмінієвої бронзи
    (Український державний університет науки і технологій, ННІ «Інститут промислових та бізнес технологій», ІВК «Системні технології», Дніпро, 2022) Кімстач, Тетяна Володимирівна; Узлов, Костянтин Іванович; Реп’ях, Сергій Іванович; Солоненко, Людмила Ігорівна; Осіпенко, Ірина Олександрівна
    UKR: Встановлено статистично значущі зв'язки між властивостями литої оловʼяно-алюмінієвої бронзи при вмісті олова та алюмінію до 6% кожного, а також між властивостями бронзи та її хімічним складом, що дозволить прогнозувати рівень механічних властивостей при заливанні в суху піщано-рідкоскляну форму.
  • Item
    Характер механічного руйнування піщано-рідкоскляних сумішей, що структуровані у паро-мікрохвильовому середовищі
    (НМетАУ, Дніпро, 2022) Солоненко, Людмила Ігорівна; Реп'ях, Сергій Іванович; Узлов, Костянтин Іванович; Карпова, Тетяна Петрівна
    UKR: Мета. Дослідити характер та розробити опис зміни характеру механічного руйнування піщано-рідкоскляних сумішей від часу їх структурування у паро-мікрохвильовому середовищі. Методика. Міцність на розтяг структурованих сумішей визначали на приладі мод. LRu-2e відповідно до ГОСТ 23409.7. Структуру поверхонь руйнування піщано-рідкоскляних сумішей досліджували на растровому електронному мікроскопі мод. РЕМ-106І при прискорювальній напрузі від 20 до 30 кВ і силі струму зонда від 4 А до 30 А у вторинних електронах з діаметром зонда від 1000 до 200 нм. Розробку опису механізму руйнування піщано-рідкоскляних сумішей виконано за результатами аналізу, зіставлення, виключення та узагальнення відомих та отриманих авторами даної роботи експериментальних та теоретичних досліджень, опублікованих у відкритих наукових джерелах з аналізованої тематики. Результати. Не залежно від вмісту рідкого скла в структурованій піщано-рідкоскляній суміші характер її руйнування залежить від часу паро-мікрохвильової обробки, який зі збільшенням часу обробки змінюється від адгезійного до змішаного і когезійного. Відповідно до розробленого опису механізму руйнування перехід від адгезійного до когезійного механізму руйнування викликано характером ходи залежності підвищення в часі як адгезійної міцності в системі кварц-рідке скло, так і когезійної міцності рідкого скла в манжетах суміші. При цьому зміна когезійної міцності рідкого скла у часі при мікрохвильовій обробці має екстремальний характер і, вочевидь, зумовлена ступенем полімеризації силікату натрію з рідкого скла під час його дегідратації. Наукова новизна. Вперше розроблено опис зміни характеру механічного руйнування піщано-рідкоскляних сумішей від часу їх структурування у паро-мікрохвильовому середовищі. Практична значимість. Отримані дані дозволять розширити уявлення про властивості піщано-рідкоскляних форм та механізм їх руйнуванні під механічним впливом, оцінити можливості способу структурування в паро-мікрохвильовому середовищі, цілеспрямовано вибрати напрями досліджень та практичних дій в частині керування рівнем властивостей структурованих піщано-рідкоскляних сумішей.
  • Item
    Synthesis of Phosphosulphate Substance and Properties of Its Structured Mixture with Quartz Sand
    (Dnipro University of Technology, Dnipro, Ukraine, 2022) Liutyi, R. V.; Tyshkovets, M. V.; Yamshinskij, M. M.; Selivorstov, Vadim Yu.; Ivanov, V. G.
    ENG: Purpose. Creation of binder based on orthophosphoric acid and aluminum sulfate, study on its structure and physicochemical patterns of formation, determination of the properties of structured mixtures for the needs of foundry. Methodology. In the work, X-ray qualitative and quantitative analysis was performed on the Rigaku Ultima IV unit, and differential thermal analysis was performed on the STA 449 C Jupiter synchronous thermal analyzer. Orthophosphoric acid, technical thermal, of 85 % concentration, 18-hydrous sulfate of aluminum Al2(SO4)3  18H 2O and quartz sand of brand 3K5O3025 were used. The strength of core mixtures was determined on the US-700 unit on standard cylindrical samples with a diameter and height of 50 mm. The roughness of the cast surfaces was determined on a profilometer model 107622 with computer processing of the obtained data and construction of profilograms. To determine the propensity of the core mixtures to form caking, a hexagon sample was used according to the method by M. Fedorov. Breakability was determined on standard cylindrical samples with a diameter and height of 50 mm according to the original method described in the text of the article. Findings. For the first time, the mechanism of formation of aluminum phosphates with binding properties during the interaction of aluminum hydrate crystal sulfate Al2(SO4)3  18H2O with orthophosphoric acid in the temperature range of 100–200 °С has been investigated. The formation is proved of an intermediate phase during heating – aluminum hydroxide Al(OH) 3, which, in contrast to its sulfate, according to the results of thermodynamic analysis is able to interact with acid. Formation of aluminum in the system of ortho- and metaphosphates, which features binding properties and ensures high strength of samples based on quartz filler, has been established. The thermal transformations of the obtained binder, which consists of a combination of aluminum phosphates with its residual sulfate, are studied. Stages of gradual disintegration of crystal hydrates, formation of new aluminum phosphates and thermal decomposition of residual sulfate are recorded. The tendency to burn and knockout of the developed core mixtures was determined. Originality. For the first time, a description has been developed of the mechanism of formation of aluminum phosphates with binding properties during the interaction of its sulfate crystal hydrate Al2(SO4)3  18H2O with orthophosphoric acid in the temperature range of 100–200 °С. Practical value. A new inorganic binder from orthophosphoric acid and 18-aqueous aluminum sulfate has been obtained for foundry production. The scheme of its preparation involves preliminary mixing and heating of the specified reagents with the resulting formation of a dry powder material which consists of phosphates and residual aluminum sulfate, and therefore it is called phosphosulfate. The binding has a long shelf life and is introduced into the mixture in a ready-made form while the technology of its production is less energy-intensive and long-lasting compared to the preparation of traditional metal phosphate binding.
  • Item
    Використання спеціальних добавок для покращення вибивання рідкоскляних формувальних сумішей
    (НМетАУ, Дніпро, 2021) Іванов, Валерій Григорович; Крилова, Людмила Олександрівна; Каргінов, Володимир Петрович; Кудін, Вадим Валерійович; Матвейшин, Микита Віталійович; Хричиков, Валерій Євгенович
    UKR: Мета досліджень – визначити ефективність технологічних добавок у рідкоскляну формувальну суміш з метою зменшення роботи вибивання. Методика. У роботі використовували формувальну суміш, що складалася з кварцового піску (марки 1К2О202) та натрієвого рідкого скла (питома щільність1,42...1,44 г/см3, силікатний модуль 2,8...3,0). В якості спеціальних технологічних добавок у формувальну суміш використовували суміш комплексну СК-3у, спучений вермикуліт та спучений графіт. Стандартні циліндричні зразки з рідкоскляної суміші попередньо висушували в печі протягом 1 години при температурі 200...220°C, потім прожарювали протягом 1 години при 500, 600 і 800°C та охолоджували з піччю. Роботу вибивання зразків розраховували за відомою методикою науково-дослідного інституту важкого машинобудування. Результати. Найменша робота вибивання відповідала добавці в рідкоскляну формувальну суміш вермікуліту та спученого графіту. Робота вибивання формувальної рідкоскляної суміші при температурах 500, 600 та 800 оС з використанням 4,0% спеціальної технологічної добавки, що складалася з СК-3у та вермикуліту, не перевищувала 100 Дж. Наукова новизна. Використання спеціальних добавок у рідкоскляні формувальні суміші, що при температурах їх використання суттєво збільшуються у об’ємі та порушують суцільність плівок зв’язуючого між зернами піску є резервом зниження трудомісткості вибивних та очисних робіт. Найкраще цьому відповідає спучений вермикуліт дрібної фракції (до 0,4 мм) в порівнянні зі спученим графітом. Останній при висушуванні суттєво збільшує лінійні розміри зразків, що може негативно вплинути на точність виготовлення стрижнів та виливків. Практична значущість. Результати досліджень можуть бути використанні при розробці технологічних процесів виробництва виливків у піщаних рідкоскляних сумішах для зменшення трудомісткості вибивних робіт.
  • Item
    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.
  • Item
    Дослідження умов утворення усадкової раковини в нижній шийці прокатних валків виконання СПХН-60
    (НМетАУ, Дніпро, 2021) Білий, Олександр Петрович; Солоненко, Людмила Ігорівна; Осипенко, Ірина Олександрівна; Усенко, Руслан Вікторович; Реп'ях, Сергій Іванович; Хричиков, Валерій Євгенович
    UKR: В роботі досліджена можливість попередження виникнення усадкових раковин закритого типу в нижніх шийках чавунних прокатних валків виконання СПХН-60 за рахунок зміни теплофізичних та розмірних параметрів елементів комбінованої ливарної форми, яку на сьогодні використовують в ливарних цехах. Дослідження виконано за результатами термографування реальних валків виконання СПХН-60, адаптування отриманих даних та комп’ютерного моделювання процесу затвердіння чавунних валків в комбінованій кокільно-піщаній формі, а також вперше розробленого параметричного критерію послідовного затвердіння в системі нижня шийка валку та його бочки. Встановлено закономірності комплексного впливу діаметрів бочки і нижніх шийок валків, розмірів і теплофізичних параметрів матеріалів комбінованої форми на послідовність затвердіння даних елементів виливка. Отримані дані свідчать про те, що підвищення рівня теплофізичних властивостей формувальної суміші для нижньої шийки валка в межах використання відомих на сьогодні вогнетривких неметалевих матеріалів не дозволяє попередити виникнення усадкової раковини в нижній шийці валків виконання СПХН-60. Підвищення рівня теплоакумулюючої здатності формувальної суміші для нижньої шийки валка до 10000 Вт с0,5/(м²град) дозволить попередити виникнення усадкової раковини в нижній шийці валків виконання СПХН-60, але не є доцільним у зв'язку з появою шару вибіленого чавуну в нижній шийці, що неприпустимо для будь-якого прокатного валку. Для вирішення даної задачі рекомендовано для валків виконання СПХН-60 використовувати екранування валкової комбінованої форми в певний момент часу затвердіння розплаву в бочці. Мета роботи – дослідити можливість попередження виникнення усадкових раковин закритого типу в нижніх шийках прокатних валків за рахунок змін теплофізичних параметрів їх формувальних сумішей. Методика. В роботі використано метод термографування та комп'ютерного моделювання за програмою LVMFlow. Наукова новизна. Вперше встановлено закономірності комплексного впливу теплофізичних та розмірних параметрів елементів комбінованої ливарної форми на виникнення усадкової раковини в нижньої шийки прокатних валків виконання СПХН-60. Практична значущість. Використання результатів досліджень дозволить скоротити час та витрати на технологічні зміни виготовлення прокатних валків виконання СПХН-60 з метою попередження виникнення в їх нижніх шийках усадкових раковин шляхом зміни використуємих формувальних матеріалів та розмірів конструктивних елементів комбінованої ливарної форми.
  • Item
    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.
  • Item
    Оптимізація вмісту олова та алюмінію в олов’яній бронзі за показниками механічних властивостей
    (Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, 2022) Кімстач, Тетяна Володимирівна; Узлов, Костянтин Іванович; Реп'ях, Сергій Іванович; Солоненко, Людмила Ігорівна
    UKR: Постановка проблеми – розроблення нових складів ливарних бронз, у яких поєднані найкращі рівні властивостей, притаманні як олов'яним, так і алюмінієвим бронзам. Мета. Отримання закономірностей між показниками механічних властивостей та вмісту легувальних компонентів у бронзі системи Сu−Sn−Al за вмістом олова та алюмінію до 6 % кожного. Методика. Сплави для досліджень готували шляхом сплавлення первинних шихтових матеріалів технічної чистоти в індукційній печі тигельної з використанням графітового тигля і деревного вугілля як покривного матеріалу. Механічні властивості досліджуваних сплавів розраховували за результатами випробувань відповідних зразків із їх статичним розтягом й ударним вигином за кімнатної температури згідно з діючими стандартами. Контроль хімічного складу сплавів здійснювали на прецизійному аналізаторі EXPERT 4L на зразках, вирізаних із трефоподібних проб. Побудову поверхонь відгуку досліджуваної багатокомпонентної системи проводили методом симплекс-планування Г. Шеффе з моделями четвертого та третього ступеня. Результати та їх обговорення. За результатами досліджень сплавів системи Сu−Sn−Al у роботі встановлено функціональні залежності між показниками механічних властивостей та вмістом Sn та Al з масовою часткою від 1 до 6 % кожного, що дає можливість прогнозувати рівень механічних властивостей за хімічним складом такої бронзи при литті. Висновки. Встановлено, що у досліджених межах вмісту олова та алюмінію найкраще поєднання механічних властивостей має бронза БрО3А3 з умістом Sn = (3...4) % та Al = (3...4) %. Бронза БрО3А3 має більш високі (зокрема пластичні) значення механічних властивостей порівняно із властивостями олов'яних бронз, які найчастіше використовують в промисловості. Це дає підставу рекомендувати дану бронзу для виготовлення фасонних виливків та підшипників тертя.
  • Item
    Зв’язувальні матеріали для ливарних форм і стрижнів: проблеми і перспективи
    (Фізико-технологічний інститут металів і сплавів Національної академії наук України, Київ, 2022) Лютий, Р. В.; Селівьорстов, Вадим Юрійович; Іванов, В. Г.; Ямшинський, М. М.
    UKR: У статті представлено розширений аналітичний огляд більшості відомих зв’язувальних компонентів (ЗК) для ви готовлення ливарних форм і стрижнів. Формувальні та стрижневі суміші складають найбільші обсяги вантажопотоків у ливарних цехах, які значною мірою перевищують обсяги виробництва литва. З екологічної точки зору, ці матеріали представляють найбільшу небезпеку, яка полягає у виділеннях шкідливих та токсичних газових продуктів під час виготовлення форм та їх заливання, а також у поступовому забрудненні екосистем відпрацьованими сумішами. Вимоги щодо підвищення якості литва, забезпечення задовільних екологічних показників, доступності та вартості матеріалів були передумовами зростання або зменшення обсягів використання різних ЗК у різні історичні періоди. З метою порівняльного аналізу ЗК у статті наведено загальновідомий комплекс вимог до них та визначено відповідність різних матеріалів цим вимогам. Також побудовано хронологічну схему використання ЗК та їх відносної поширеності у технологіях литва з початку ХХ ст. до цього часу. Проведено ґрунтовний аналіз найбільш вагомих наукових здобутків та технологічних рішень, які супроводжували використання різних ЗК. На основі цієї інформації пояснено причини появи та усунення цих матеріалів із технологій ливарного виробництва. Зроблено прогнозні припущення щодо використання усіх відомих матеріалів протягом наступного десятиріччя. Виявлено, що основною тенденцією буде поступове витіснення піщано-смоляних сумішей та заміна їх більш екологічними, які можуть базуватися не тільки на раніше відомих, але й на створених у майбутньому нових матеріалах. На основі проведеного аналізу установлено наукову та технологічну проблему світового масштабу, яка полягає в необхідності створення екологічних ЗК із високим рівнем функціональних властивостей для ливарного виробництва.
  • Item
    Вплив ливарної форми і перегріву розплаву алюмінієвої бронзи на структуру виливків і якість їх поверхні
    (Фізико-технологічний інститут металів і сплавів Національної академії наук України, Київ, 2022) Солоненко, Людмила Ігорівна; Реп'ях, Сергій Іванович; Узлов, Костянтин Іванович; Мазорчук, Володимир Федорович
    UKR: Роботу присвячено виявленню закономірностей впливу ливарної форми, структурованої в паро-мікрохвильовому середовищі (спосіб паро-мікрохвильового затвердіння – ПМЗ-процес) з піщано-рідкоскляної суміші (ПРС), та перегріву розплаву міді з 9,4 % Аl на структуру виливків та якість їх поверхні. У роботі використано стандартні та загальноприйняті методи та методики досліджень. Мета роботи – виявлення закономірностей впливу моноблочної та комбінованої ливарної форми, виготовленої з сухих сумішей, структурованих за ПМЗ-процесом, та перегріву розплаву виливків на структуру та якість їхньої поверхні. Завдання досліджень – встановити вплив вмісту рідкого скла та розмірів піщано-рідкоскляних конгломератів ПРС, температури перегріву розплаву алюмінієвої бронзи на структуру виливків, якість їх поверхні, швидкість затвердіння, оптимізувати склад ПРС за вмістом рідкого скла та розмірами її піщано-рідкоскляних конгломератів. Встановлено, що суміші, які структуровані за ПМЗ-процесом з 1,5 % рідкого скла та розмірами конгломератів до 0,315 мм, дозволяють отримувати мідні та бронзові виливки без пригару (купрату натрію). При цьому, ПРС з розмірами конгломератів до 0,315 мм і більше 0,315 мм рекомендовано використовувати, відповідно, як формувальну суміш для виливка та як теплоізоляційну суміш для його ливникової системи. Зі збільшенням перегріву розплаву з 80 до 130 °С час затвердіння розплаву у ливарних формах, структурованих за ПМЗ-процесом, збільшується. При цьому з підвищенням перегріву найбільш інтенсивно зростає тривалість кристалізації розплаву при незначному збільшенні відведення часу теплоти перегріву від розплаву. Залежність швидкості об'ємного затвердіння від вмісту у ПРС рідкого скла в межах від 0,5 до 2,5 % носить екстремальний характер з максимумом при вмісті 1,5 % рідкого скла. Макроструктура виливків зі зміною вмісту в ПРС рідкого скла практично не змінюється, але переходить з дрібнокристалічної у великокристалічну зі збільшенням температури перегріву розплаву при заливанні. За результатами виконаних досліджень розроблено рекомендації щодо застосування ПРС, структурованих за ПМЗ-процесом, для виробництва виливків.
  • Item
    Вплив комплексних модифікаторів на структуру чавунів з різним вмістом сірки
    (Фізико-технологічний інститут металів і сплавів Національної академії наук України, Київ, 2022) Іванова, Людмила Харитонівна; Колотило, Євген Вікторович; Хитько, Олександр Юрійович; Терехін, В. О.
    UKR: Наведено результати дослідження і уточнення технології застосування комплексних модифікаторів у вальцеливарному виробництві. Цим дослідженням передувало вивчення особливостей модифікуючого впливу окремих рідкісноземельних металів на параметри кристалізації і структуроутворення валкових чавунів при різних швидкостях охолодження, що мають місце у реальній валковій формі. Встановлено, що мінімальна необхідна кількість модифікатора, що дозволяла досягти максимального зниження температури початку евтектичної кристалізації, залежала від швидкості охолодження. Підвищення швидкості охолодження призводило до зміщення цієї кількості модифікатора у бік менших концентрацій. Дослідження проводили у лабораторних умовах на чавунах з різним вмістом сірки (0,031 та 0,092 %). Після розплавлення і нагрівання чавуну в силітовій печі в розплав вводили розрахункову кількість комплексного модифікатора і феросиліцію. Піч вимикали і проводили охолодження зразка з піччю (Vохол = 10 °С/хв). Таким чином, хімічний склад чавуну до модифікування був постійним. Зі зменшенням величини присадки комплексного модифікатора кількість кремнію, що додавалася, зменшувалася, і тому разом з чавуном в кварцовий тигель завантажували розрахункову кількість феросиліцію з таким розрахунком, щоб кількість кремнію в чавуні була постійною. Після охолодження зразки розрізали і на половині радіуса досліджували структуру і форму графітних включень. Для модифікування застосовували два різних комплексних модифікатори на основі рідкісноземельних металів, які одержували алюмотермічним методом. Дослідили діапазон концентрацій модифікаторів 1,75–3,0 %мас. Результати проведених кількісного і металографічного аналізів показали, що комплексні модифікатори на основі рідкісноземельних металів можуть забезпечити одержання високоміцного чавуну з кулястим графітом при використанні для модифікування розплавів з підвищеним вмістом сірки. Встановлено інтервал залишкових вмістів (величин присадок), які забезпечували одержання чавуну з кулястою і компактною формами графітних включень. При модифікуванні валкового чавуну з підвищеним вмістом сірки комплексні модифікатори не забезпечували одержання чавуну з кулястою формою графітних включень. Для посилення сфероїдизувального впливу модифікатора до його складу необхідно додавати магній. Встановлено інтервали вмістів рідкісноземельних металів при модифікуванні комплексними модифікаторами, які забезпечували одержання високоміцного чавуну з кулястою формою графітних включень.