Анотація до роботи:

Фесенко М. А. Диференціація властивостей частин виливка модифікуванням чавуну в ливарній формі: - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.16.04 – Ливарне виробництво. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Київ, 2007 р.

Встановлені оптимальні склади зарядів реакційних камер для диференційованого графітизувального, карбідостабілізувального та сфероїдизувального модифікування чавуну в ливарній формі. Досліджені особливості нових перспективних конструктивно-технологічних варіантів виготовлення двошарових та двобічних виливків із зносостійкого білого та ударостійкого високоміцного або сірого чавунів диференційованим модифікуванням вихідного сірого або білого чавунів у ливарній формі.

Установлені функціональні залежності основних показників якості двошарових та двобічних чавунних виливків від технологічних параметрів процесу модифікування рідкого металу в реакційних камерах ливникової системи форми.

1. Сучасна техніка потребує значної кількості деталей, які повинні мати тверду зносостійку робочу поверхню або робочий елемент і пластичну ударостійку матричну підкладку або серцевину. Зносостійкість литих деталей машин і механізмів забезпечує вибілений чавун з твердими карбідами заліза в мікроструктурі, а підвищену пластичність та ударну в’язкість – високоміцний феритний чавун з кулястим графітом.

2. Більшість відомих технологічних процесів виробництва двошарових виливків базується на виплавлянні різнорідних чавунів в окремих плавильних печах з наступним їх послідовним заливанням у загальну ливарну форму або виливницю відцентрового лиття.

У роботі досліджені особливості нового способу диференціації мікроструктури і властивостей сплаву в окремих частинах виливка з чавуну, виплавленого в одній печі. Спосіб полягає в розділенні вихідного білого або сірого чавуну на два потоки, один з яких спрямовується безпосередньо у форму, а інший – спочатку піддається графітизувальному, сфероїдизувальному або карбідостабілізувальному модифікуванню в реакційній камері ливникової системи, а потім спрямовується в іншу частину форми. Можливе також модифікування обох потоків вихідного чавуну в двох реакційних камерах різними за функціональним призначенням модифікаторами.

3. Оптимальні результати внутрішньоформового графітизувального модифікування чавуну масою 10 кг, схильного до кристалізації з вибіленням, досягаються при використанні знепиленого феросиліцію ФС75 з розміром зерен 7,5±2,5 мм. Як заряд реакційної камери, який стабілізує карбіди заліза в структурі чавуну, схильного до кристалізації з графітизацією, рекомендовано нікель-магнієвий модифікатор НМг15 з розміром зерен до 10 мм, включаючи і пилоподібну фракцію. Для сфероїдизувального модифікування чавуну в ливарній формі доцільно застосовувати знепилений сплав ФСМг7 з розміром зерен 5,0±2,5 мм.

4. Карбідостабілізувальне модифікування сірого чавуну в одній боковині ливарної форми сплавом НМг15 і сфероїдизувальне модифікування сплавом ФСМг7 в іншій боковині призводить до диференціації структури і двократної різниці твердості білого і високоміцного чавунів лише в двобічній плиті з перерізом стінки 10 мм. За такими самими умовами в обох боковинах плити з перерізом стінки 25 мм кристалізується високоміцний чавун без вибілення однакової твердості 190…210НВ.

5. Після сфероїдизувального модифікування частини потоку білого чавуну сплавом ФСМг7 між боковинами двобічної плити з вихідного білого і модифікованого високоміцного чавунів досягається різниця у твердості у 140…170НВ. Однак у перехідній зоні термічного вузла виливка формується зона половинчастого чавуну. Зменшення площі контакту різнорідних чавунів знижує відносну площу перехідної зони. Графітизувальне модифікування частини потоку феросиліцієм ФС75 призводить до кристалізації двобічного виливка з сірого та білого чавунів з вузькою перехідною зоною половинчастого чавуну.

6. У результаті карбідостабілізувального модифікування сірого чавуну нижньої за розташуванням у формі частини виливка, паузи тривалістю 60…90 с для утворення на поверхні залитого метала твердої фази і доливання форми крізь другу ливникову систему без реакційної камери кристалізується двошаровий виливок висотою 50 мм з сірого чавуну з вибіленим нижнім шаром. Двократне модифікування вихідного сірого чавуну спочатку карбідостабілізувальним, а після паузи – сфероїдизувальним модифікаторами призводить до кристалізації в верхній частині порожнини форми перлітного високоміцного чавуну з кулястим графітом, а в нижній – вибіленого чавуну. За обома конструктивно-технологічними варіантами твердість зносостійкого шару складає 370…390, а матричної підкладки – 180…230НВ.

7. Диференціацією структури і властивостей білого чавуну сфероїдизувальним модифікуванням його частини досягається різниця твердості протилежних поверхонь двошарової плити 140…150НВ, яка може бути підвищена до 170…180НВ низькотемпературним феритизувальним відпалом. За аналогічним конструктивно-технологічним варіантом з графітизувальним модифікуванням кристалізуються двошарові виливки з білого і сірого чавунів з різницею твердості 200…220НВ.

8. Новий спосіб потребує індивідуальної оптимізації технологічних параметрів заливання форм і внутрішньоформового модифікування чавуну для кожного типорозміру виливків. Порушення відпрацьованих режимів може викликати появу оксидних плівок, усадкових і газових раковин, шлакових і піщаних включень в перехідній зоні між шарами виливка з білого та високоміцного або сірого чавунів.

9. Розроблений технологічний процес виробництва двошарових чавунних виливків витримав успішні промислові випробування на підприємствах. Планова собівартість виробництва двошарових чавунних виливків у 1,45…1,6 рази нижча, ніж монолітних виливків, виготовлених із сталі 110Г13Л.

Публікації автора:

1. Косячков В. А., Фесенка М. А., Денисенко Д. В. Перспективы производства биметаллических отливок модифицированием чугуна в литейной форме // Процессы литья.– 2004. – №4. – С. 80–84.

2. Фесенко М. А. Оптимизация состава присадки для графитизирующего модифицирования чугуна в литейной форме // Литейное производство. – 2005. – №10. – С. 13–15.

3. Косячков В. А., Фесенко М. А., Денисенко Д. В. Оптимизация присадок для дифференцированного графитизирующего, карбидостабилизирующего и сфероидизирующего модифицирования чугуна в литейной форме // Процессы литья. – 2005. – №4. – С. 34–40.

4. Модифицирование чугуна в литейной форме сфероидизирующими присадками / А. П. Макаревич, М. А. Фесенко, А. Н. Фесенко, В. А. Косячков // Вісник Донбаської державної машинобудівної академії. – 2005. – №2. – С. 101–106.

5. Косячков В. А., Фесенко М. А., Чайковский А. А. Дифференциация структуры и свойств сечения стенки отливки модифицированием чугуна в литейной форме // Процессы литья. – 2006. – №1. – С. 85–90.

6. Чернега Д. Ф., Косячков В. А., Фесенко М. А. Нові технологічні варіанти сфероїдизуючого модифікування чавуну в ливарній формі // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета и Северо-Восточного научного центра Транспортной академии Украины: Сборник научных трудов.– Харьков, 2006. – Выпуск 33. – С. 9–11.

7. Косячков В. А., Фесенко М. А. Интенсификация растворения мелкодисперсной присадки при модифицировании чугуна в литейной форме // Восточно-европейский журнал передовых технологий. – 2006. – 5 /1 (23). – С. 41–45.

8. Косячков В. А., Фесенко М. А. Взаимодействие белого и магниевого чугуна, модифицированного в литейной форме // Процессы литья. – 2006. – №4. – С. 40–47.

9. Патент України №6778. МПК. 7С21С1/00. Спосіб модифікування чавуну у реакційній камері ливарної форми / В. О. Косячков, О. П. Макаревич, М. А. Фесенко – Заявл. 19.11.2004; Опубл. 16.05.05; Бюл. № 5.

10. Патент України №09104. МПК. В22D27/00 Спосіб обробки чавуну в ливарній формі / А. М. Фесенко, М. А. Фесенко – Заявл. 26.09.2005; Опубл. 17.04.06; Бюл. № 5.

11. Патент України № 09284. МПК. В22D27/00. Спосіб обробки рідкого металу в ливарній формі / А. М. Фесенко, М. А. Фесенко – Заявл.03.10.2005; Опубл. 17.04.06; Бюл. № 5.

12. Макаревич А. П., Фесенко М. А., Фесенко А. Н. Технология получения отливок повышенного качества для тяжелого машиностроения // Важке машинобудування. Проблеми та перспективи розвитку: Матеріали II міжнародної науково-технічної конференції 1–3 червня 2004 р. – Краматорськ: ДДМА, 2004. – С. 92.

13. Косячков В. А., Фесенко М. А., Фесенко А. Н. Оптимизация гранулометрического состава модификатора при внутриформенном модифицировании чугуна // Важке машинобудування. Проблеми та перспективи розвитку: Матеріали третьої міжнародної науково- технічної конференції 31 травня – 3 червня. 2005 р. – Краматорськ: ДДМА, 2005. – С. 59.

14. Сфероидизирующее модифицирование чугуна в литейной форме / А. П. Макаревич, М. А. Фесенко, В. А. Косячков, А. Н. Фесенко // Материалы Международной специализированной конференции-выставки „Литье. Металлообработка 2005”. 16–18 марта 2005 г. –Запорожье, 2005. – С. 40–51.

15. Косячков В. А., Фесенко М. А., Денисенко Д. В. Оптимизация заряда реакционной камеры при модифицировании чугуна в литейной форме // Экономический путь к высококачественному литью: Тез. докл. Международного научно-технического конгресса. – Киев, 2005. – С. 89–91.

16. Косячков В. А., Фесенко М. А. Дифференциация свойств локальных частей отливок модифицированием чугуна в литейной форме // Международный научно-технический конгресс «Процессы плавки, обработки и разливки металлов: отливки, слитки, заготовки». – Тез. докл. – 6–7 июня 2006 г. – Киев: ФТИМС, 2006. – С. 66–68.

17. Фесенко А. Н., Косячков В. А., Фесенко М. А. Технологические особенности модифицирования чугуна в литейной форме // Матеріали другої Міжнародної науково-практичної конференції „Наукові дослідження – теорія та експеримент 2006”. 15-17 травня 2006 р.– Полтава: «ІнтерГрафіка», 2006. – С. 71–74.

18. Косячков В. А., Фесенка М. А. Дифференциация структуры и свойств чугунных отливок методом внутриформенного модифицирования // Сб. материалов первой международной научно-технической конференции молодых специалистов «Азовмаш 2006». – С. 67.

Особистий внесок здобувача в опублікованих у співавторстві роботах:

[1, 3–8] – планування експерименту, розроблення методики, проведення експериментальних досліджень, оброблення і оцінка результатів.

[9, 10, 11] – проведення експериментальних перевірок нових технічних рішень, покладених у формулу винаходу, оформлення заявок на винахід.

[12–18] – проведення експериментальних досліджень, оброблення і оцінка результатів, написання тез доповідей.