УдК 517.3/621.745.74;
в. З. тыднюк, науч.сотр., e-mail:
о. и. Шинский, д-р техн.наук, зав. отделом, e-mail:
в. п. Кравченко, канд. физ.-мат. наук, ст. науч. сотр., e-mail:
с. и. Клименко, канд.техн. наук, ст. науч. сотр., e-mail:
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев
КонЦепЦиЯ теМператУрнЫХ волн и влиЯние виБраЦии на теплооБМен и проЦессЫ
КристаллиЗаЦии в отливКаХ
Получено волновое решение первой начально-краевой задачи для однородного гиперболического уравнения Каттанео–Лыкова, что позволяет более эффективно исследовать выбор оптимальных режимов влияния вибрации на охлаждение отливок с учетом конечной скорости распространения теплового потока.
Ключевые слова: гиперболическое уравнение теплопроводности, механизмы теплопере-
дачи, температурные волны, фононная теплопередача, кристаллизация отливок, влияние
вибрации на интенсивность теплоотвода, влияние вибрации на микроструктуру сплавов.
Отримано хвильове рішення першої початково-крайової задачі для однорідного гіперболічного рівняння Каттанео?Ликова, що дозволяє більш ефективно досліджувати вибір оптимальних режимів впливу вібрації на охолодження виливків з урахуванням кінцевої швидкості поширення теплового потоку.
Ключові слова:гіперболічне рівняння теплопровідності, механізми теплопередачі,
температурні хвилі, фононна теплопередача, кристалізація виливків, вплив вібрації на
інтенсивність тепловідводу, вплив вібрації на мікроструктуру сплавів.
The wave solution of the first initial-boundary value problem for the homogeneous hyperbolic Kattaneo?Lykov equation is obtained, which makes it possible to study more effectively the choice of optimal modes of vibration influence on casting cooling taking into account the finite velocity of heat flux propagation.
Keywords: hyperbolic equation of heat conductivity, heat transfer mechanisms, temperature waves, phonon heat transfer, crystallization of castings, influence of vibration on heat removal intensity, influence of vibration on the microstructure of alloys.
Затвердевание сплавов
УДК 669.18
Н. К. Сигарев, канд.техн.наук, доцент, e-mail:
Я. А. Сорока, аспирант, e-mail: soroka?
Д. О. Плакущий, соискатель
Днепровский государственный технический университет, Каменское
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА РАСТВОРЕНИЯ ШЛАКООБРАЗУЮЩИХ СМЕСЕЙ В ВИДЕ ФИЛЬТРА
Приведены результаты физического моделирования растворения фильтров из шлакообразующих смесей. Определены скорости потоков в объеме исследуемого ковша. По результатам расчетов значимыми факторами являются количество отверстий в фильтре и интенсивность продувки, высота (диаметр) фильтра почти не влияет на процесс растворения.
Ключевые слова: моделирование, фильтр, растворение, шлакообразующие смеси, про-
дувка.
Приведено результати фізичного моделювання розчинення фільтрів зі шлакоутворюючих
сумішей. Визначено швидкості потоків в об’ємі ковша, що досліджувався. За результатами розрахунків значущими факторами є кількість отворів у фільтрі та інтенсивність продування, висота (діаметр) фільтру майже не впливає на процес розчинення.
Ключові слова:моделювання, фільтр, розчинення, шлакоутворюючі суміші, продування.
the results of physical modeling of the dissolution of the filters of slag-forming mixtures are presented. flow velocities in the volume of the test ladle are defined. On the calculations significant factors are the number of holes in the filter and the intensity of the blowing, the height (diameter)
of the filter has little effect on the dissolution process.
Keywords:modeling, filter, dissolution, slag-forming mixtures, blowing
Кристаллизация и струКтурообразование сплавов
уДК 669.162.275
в. б. бубликов, д-р техн. наук, зав отделом, e-mail:
Ю. Д. бачинский, мл. науч.сотр.
е. п. нестерук, канд.техн. наук, науч. сотр.
а. а. ясинский, науч. сотр.
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев
исслеДование заКоноМерностеЙ и
оптиМизация теХнолоГиЧесКиХ параМетров
произвоДственноГо процесса полуЧения
вЫсоКопроЧноГо ЧуГуна с приМенениеМ
КоМплеКсноГо МоДиФиКатора ЖКМК-2р. влияние
основных технологических факторов производственного
процесса на механические свойства высокопрочного
чугуна. сообщение 3
Представлены результаты влияния основных технологических факторов на механические
свойства высокопрочного чугуна марки ВЧ 420-12. Проанализирован характер распреде-
ления содержания химических элементов, количества перлита в структуре металлической
основы и механических свойств в 100 плавках высокопрочного чугуна. Установлено, что к основным факторам, влияющим на величину показателей механических свойств, относятся качество исходного расплава, определяемое применяемыми шихтовыми материалами, расход комплексного модификатора, химический состав высокопрочного чугуна и термическая обработка.
Ключевые слова: высокопрочный чугун, химический состав, количество перлита, расход
модификатора, термическая обработка, механические свойства. Представлено результати впливу основних технологічних факторів на механічні властивості високоміцного чавуну марки ВЧ 420-12. Проаналізовано характер розподілу вмісту хімічних елементів, кількості перліту в структурі металевої основи та механічних властивостей в 100 плавках високоміцного чавуну. Встановлено, що до основних факторів, котрі впливають на величину показників механічних властивостей, відносяться якість вихідного розплаву, яка визначається шихтовими матеріалами, що застосовувалися, витрата комплексного модифікатора, хімічний склад високоміцного чавуну і термічна обробка.
Ключові слова:високоміцний чавун, хімічний склад, кількість перліту, витрата модифікатора, термічна обробка, механічні властивості.
The results of basic technological factors effect on ductile cast iron grade ВЧ420-12 mechanical properties are presented. The nature of chemical elements distribution, the pearlite amount in the
metallic base structure and mechanical properties in 100 melts of ductile cast iron are analyzed. It is established that the main factors affecting the mechanical properties values are initial melt quality,
defined by applied charge materials, complex modifier consumption, ductile cast iron chemical composition and heat treatment.
keywords: ductile cast iron, chemical composition, pearlite amount, modifier consumption, heat treatment, mechanical properties.
Кристаллизация и структурообразование сплавов
УДК 621.746.58 669-154
В. И. Белик, канд.техн. наук, ст. науч. сотр., е-mail:
Т. Г. Цир, мл. науч. сотр., е-mail:
В. М. Дука, мл. науч. сотр., е-mail:
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев
ИсслеДоВанИе ВозМожносТИ зерноИзМельченИя сплаВа аК7 пУТеМ еГо полУченИя сМешИВанИеМ расплаВоВ аК12 И а7
Описаны современные способы управления структурой сплава путем смешивания распла-
вов. Исследована возможность измельчения макрозерна сплава АК7 посредством создания
концентрационного переохлаждения путем смешивания расплавов эвтектического силумина
и первичного алюминия. Установлено, что при этом происходит кристаллизация части алюминия, что повышает температуру расплава и препятствует массовому зародышеобразованию.
ключевые слова: измельчение макрозерна, смешивание расплавов, концентрационное
переохлаждение, Al?Si сплавы.
Описано сучасні способи управління структурою сплаву шляхом змішування розплавів.
Досліджено можливість подрібнення макрозерна сплаву АК7 за допомогою створення
концентраційного переохолодження шляхом змішування розплавів евтектичного силуміну
і первинного алюмінію. Встановлено, що при цьому відбувається кристалізація частини
алюмінію, що підвищує температуру розплаву і перешкоджає масовому зародкоутворенню.
Ключові слова:подрібнення макрозерна, змішування розплавів, концентраційне переохо-
лодження, Al?Si сплави.
Modern methods of controlling the structure of an alloy by mixing melts are described. The possibility of refining the macro-alloy AK7 by means of the creation of concentration supercooling by mixing the melts of eutectic silumin and primary aluminum was investigated. It was found that the crystallization of a part of aluminum takes place, which raises the temperature of the melt and
prevents mass nucleation.
Keywords: refining of macrostructure, mixing of melts, concentration supercooling , Al?Si alloys.
Кристаллизация и структурообразование сплавов
УДК 673.3:532.135
А. Г. Борисов, канд. физ.-мат. наук, ст. науч. сотр., е-mail:
В. Ю. Шейгам, науч. сотр., е-mail:
В.М. Дука, мл. науч. сотр.
Т. Г. Цир, мл. науч. сотр.
А. Г. Вернидуб , гл. технолог Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев
ПРЯМОЙ ТЕРМИЧЕСКИЙ МЕТОД РЕОЛИТЬЯ
СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ЦИНКА И МЕДИ
Показано, что прямой термический метод может быть использован для цинковых и медных сплавов. Установлено, что закономерности, связывающие технологические особенности литья с морфологией первичной фазы, одинаковы для сплавов на основе цинка, алюминия и меди.
Ключевые слова: реолитье, прямой термический метод, морфология первичной фазы,
розеточная структура.
Показано, що прямий термічний метод реолиття може бути використано для сплавів на основі цинку та міді. Встановлено, що закономірності, які пов’язують технологічні особливості лиття з морфологією первинної фази, однакові для сплавів на основі цинку, алюмінію та міді.
Ключові слова:реолитво, прямий термічний метод, морфологія первинної фази, розеткова
структура.
It is shown that direct thermal method of rheocasting can be applied for alloys on Zn and Cu base. It is established that regularity of relationship between parameters of technology and morphology of primary phase are identical for alloys based on copper, aluminum and zinc.
Keywords: rheocasting, direct thermal method, morphology of primary phase,rozette-like structure .
Новые методы и прогрессивНые техНологии литья
УдК 621.746.2:66.088
К. с. Богдан, д-р техн. наук, ст. науч. сотр., e-mail:
в. Н. Фикссен, канд. техн. наук, ведущ. науч. сотр., e-mail:
А. Ю. семенко, мл. науч. сотр., e-mail:
м. с. горюк, канд. техн. наук, зам. зав. отд., e-mail:
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев
АвтомАтиЧесКое УпрАвлеНие проЦессом ЗАполНеНия литеЙНых Форм при литье
под НиЗКим ЭлеКтромАгНитНым дАвлеНием
Представлена магнитодинамическая установка для литья алюминиевых расплавов под низким электромагнитным давлением, оснащенная новыми устройствами для измерения уровня расплава в тигле и электромагнитного давления в процессе заполнения литейной формы. Описана структурно-функциональная схема установки, построенная с использованием современных средств микропроцессорной техники и обеспечивающая оптимальный режим заполнения формы в соответствии с требованиями технологического процесса. Показаны преимущества этой установки в сравнении с существующими и перспективы ее применения при производстве литых заготовок.
Ключевые слова:магнитодинамическая установка, силоизмерительный датчик, электро-
магнитное давление, металлопровод, микропроцессор, система управления.
Представлено магнітодинамічну установку для лиття алюмінієвих розплавів під низьким електромагнітним тиском, яку оснащено новим пристроєм для вимірювання рівня розплаву в тиглі та електромагнітного тиску в процесі заповнення ливарної форми. Описано структурно-функціональну схему установки, яка побудована з використанням сучасних засобів мікропроцесорної техніки і забезпечує оптимальний режим заповнення форми відповідно до вимог технологічного процесу. Показано переваги цієї установки порівняно з існуючими та перспективи її застосування при виробництві литих заготовок.
Ключові слова:магнітодинамічна установка, силовимірювальний датчик, електромагнітний
тиск, металопровід, мікропроцесор, система управління.
The magnetodynamic installation for casting aluminum melts under low electromagnetic pressure was presented, equipped with a new device for measuring the melt pressure in the crucible and the electromagnetic pressure during filling of the mold. The structural-functional scheme of the installation, constructed with the use of modern means of microprocessor technology and providing the optimal mode of filling the form in accordance with the requirements of the technological
process was described. The advantages of this installation in comparison with the existing ones and the prospects of its application in the production of cast billets were shown.
Keywords: magnetodynamic installation, force-measuring sensor, electromagnetic pressure, metalduct, microprocessor, control system.
Проблемы технологии формы
УДК 621.74.045
о. и. Шинский, д-р техн. наук., зав. отделом, e-mail:
В. С. Дорошенко, канд. техн. наук, ст. науч. сотр.,e-mail:
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев
ПроцеССы ПеСчаной формоВКи С иСПользоВанием граДиентоВ ДаВления, темПератУры
и Концентрации реагентоВ В формоВочной СмеСи
В статье описан ряд процессов песчаной формовки, которые включают операции и явления, обладающие некоторой направленностью и описываемые градиентами давления, температуры и концентрации. Эти процессы разработаны на основе опыта литья в формы преимущественно с физическим способом упрочнения, а также с использованием криотехнологии. Их можно условно назвать градиентной формовкой, поскольку в них путем физического воздействия создается прочность песчаной формовочной смеси или запускается механизм (создаются условия) образования прочности сыпучей смеси.
Ключевые слова:градиент, давление, температура, концентрация, литье по газифицируе-
мым моделям, литье по ледяным моделям, песчаная форма, криотехнология, сухая сыпучая
смесь.
У статті описано низку процесів піщаного формування, які включають операції і явища, що мають деяку спрямованість і описуються градієнтами тиску, температури і концентрації. Ці процеси розроблено на основі досвіду лиття в форми переважно з фізичним способом зміцнення, а також з використанням кріотехнології. Їх можна умовно назвати градієнтним формуванням, оскільки в них шляхом фізичного впливу створюється міцність піщаної формувальної суміші або запускається механізм (створюються умови) утворення міцності сипкої суміші.
Ключові слова:градієнт, тиск, температура, концентрація, лиття за моделями, що
газифікуються, лиття за льодяними моделями, піщана форма, кріотехнологія, суха сипка
суміш.
The review describes a number of sand forming processes that include operations and phenomena that have a certain direction and are described using gradients of pressure, temperature and concentration. These processes are developed on the basis of the experience of casting in molds, mainly with a physical method of hardening, and also with the use of cryotechnology. They can be conditionally called gradient molding, because of the physical action to the strength of the sand
molding mixture or starting the mechanism (conditions are created) for the formation of the strength of the free-flowing mixture.
Keywords:gradient, pressure, temperature, concentration, Lost Foam Casting, casting on ice, sand mold, cryotechnology, dry loose mixture.
Проблемы автоматизации, механизации и комПьютеризации Процессов литья
УДк 536.532
л. Ф. Жуков, д-р техн. наук, гл. науч. сотр., e-mail:
а. л. Гончаров, канд. техн. наук, ст. науч. сотр.,e-mail: alе
Д. а. Петренко, аспирант, e-mail:
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев
влияние материалов и констрУкции термоэлектрических сменных Преобразователей
на инерционность контактных измерений темПератУры металлических расПлавов
метоДом ПоГрУЖения
Установлено, что переходный процесс погруженного в металлический расплав термоэлектрического сменного преобразователя ТСП-Ш качественно эквивалентен идентичному нагреву однородного цилиндрического тела в регулярном тепловом режиме I рода. Время установления термодинамического равновесия между рабочим контактом термоэлектрического преобразователя и расплавом определяется материалами и конструкцией погружной части термометра, а также условиями измерений. Овальный рабочий конец ТСП-Ш ускоряет установление термодинамического равновесия в 1,9 и 3,0 раза соответственно, по сравнению с круглой формой и традиционной скруткой. При уменьшении диаметра электроизолятора термоэлектродов от 5 до 4 и 3 мм время установления термодинамического равновесия дополнительно снижается в 1,25 и 1,5 раза соответственно.
Ключевые слова: регулярный тепловой режим I рода, теплообмен, теплопроводность, по-
казатель термической инерции, постоянная времени, время установления показаний, тер-
модинамическое равновесие, термоэлектрический преобразователь, термоэлектрический
сменный преобразователь погружения ТСП-Ш, термоэлектрический термометр.
Встановлено, що перехідний процес зануреного в металевий розплав термоелектричного змінного перетворювача ТЗП-Ш є якісно еквівалентним ідентичному нагріванню однорідного циліндричного тіла в регулярному тепловому режимі I роду. Час встановлення термодинамічної рівноваги між робочим контактом термоелектричного перетворювача і розплавом визначається матеріалами і конструкцією занурюваної частини термометра, а також умовами вимірювань. Овальний робочий кінець ТЗП-Ш прискорює встановлення термодинамічної рівноваги 1,9 в і 3,0 рази відповідно, порівняно з круглою формою і традиційною скруткою. При зменшенні діаметра електроізолятора термоелектродів від 5 до 4 та 3 мм час встановлення
термодинамічної рівноваги додатково зменшується в 1,25 та 1,5 разів відповідно.
Ключові слова:регулярний тепловий режим I роду, теплообмін, теплопровідність, показник термічної інерції, час встановлення показань, термодинамічна рівновага, термоелектричний перетворювач, термоелектричний змінний перетворювач занурення ТЗП-Ш, термоелектричний термометр.
It was determined that transient process of thermoelectrical changeable transducer TCT-P placed into metal melt is qualitatively equal to identical heating of uniform cylindrical body in regular thermal regime of the I kind. The setting time of thermodynamic equilibrium between working contact of thermoelectric transducer and melt is determined by materials and construction of immersible part
of thermometer and conditions of measurements. Oval working end of TCT-P accelerates setting of thermodynamic equilibrium in 1,9 and 3,0 times, respectively. When diameter of thermoelectrodеs electrical insulator decreases from 5 to 4 and 3 mm the setting time of thermodynamic equilibrium additionally decreases in 1,25 and 1,5 times, respectively.
Keywords:regular thermal regime of the I kind, heat exchange, heat conductivity, index of heat inertia, setting time, thermodynamic equilibrium, thermoelectrical transducer, thermoelectrical changeable immersion transducer TCT-P, thermoelectrical thermometer.
Новые литые материалы
УДК: 620.1:684.45:669.112.2
Затуловский а. С. д-р техн. наук, зав. отделом, e-mail:
Щерецкий в. а. канд. техн. наук, ст. науч. сотр., e-mail:
лакеев в. а. гл. технолог, e-mail:
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев
КомпоЗициоННый аНтифриКциоННый материал С матрицей иЗ НеСмеШиваЮЩиХСЯ КомпоНеНтов, армироваННый ЧаСтицами ЖелеЗоУГлероДиСтыХ Сплавов
В работе показан существующий ресурс повышения износостойкости композиционных
материалов системы бронза – сталь за счет применения матричных сплавов, в структуре
которых формируются фазы твердой смазки путем расслоения расплавов вследствие моно-
тектической реакции. Показано снижение на 30?40 % интенсивности износа композита на
основе БрС30 в сравнении с матрицей из меди марки М1.
Ключевые слова:композит, железоуглеродистые сплавы, монотектическая реакция, из-
носостойкость
У роботі показано наявний ресурс підвищення зносостійкості композиційних матеріалів системи бронза – сталь за рахунок застосування матричних сплавів, у структурі яких формуються фази твердого мастила шляхом розшарування розплавів внаслідок монотектичної реакції. Показано зниження на 30?40 % інтенсивності зносу композита, виготовленого на основі БрС30, у порівнянні з матрицею з міді марки М1.
Ключові слова:композит, залізовуглецеві сплави, монотектична реакція, зносостійкість.
The investigation shows the real existing resource for increasing the wear resistance of the composite materials of the bronze-steel system due to usage of matrix alloys with structure containing solid lubrication phases which are formed by melts stratification as result of a monotectic reaction. There is 30?40 % decrease of the wear rate shown for a composite based on БрС30 (Cu30%Pb alloy)
compared to composite with a copper matrix (M1).
Keywords: сomposite, iron-carbon alloys, monotectic reaction, wearproof
