Дослідження процесів формування порожнистих заготівок із антифрикційних стопів методами відцентрового та безперервного лиття

О. М. Хорошилов$^{1}$, В. В. Куриляк$^{2}$, О. С. Подоляк$^{1}$, Н. С. Антоненко$^{1}$

$^1$Українська інженерно-педагогічна академія, вул. Університетська, 16, 61003 Харків, Україна
$^2$ПВНЗ «Український гуманітарний інститут», вул. Інститутська, 14, 08292 Буча, Київська обл., Україна

Отримана: 21.05.2019; остаточний варіант — 02.07.2019. Завантажити: PDF logoPDF

Цілеспрямованістю роботи є порівняльний аналіз механізмів формування порожнистих заготівок, що впливають на вихід придатного відцентрового та безперервного лиття бронзи марок БрО8Н4Ц2 (Cu–8% Sn–4% Ni–2% Zn) і БрО5Ц5С5 (Cu–5% Sn–5% Zn–5% Pb). Виявлено, що дія відцентрових сил викликає сеґреґацію хімічних елементів стопів, залежно від густини їх, а леґувальні елементи Sn і Pb стопу, що мають підвищену густину, активніше інших елементів підтримують цей процес. Визначено чинники, що впливають на інтенсивність процесу сеґреґації леґувальних елементів, густина яких у кілька разів перевищує густину інших елементів стопу. Досліджено причини появи Стануму як елемента з максимальною густиною в оточенні сполук мінімальної густини. Встановлено, що процес сеґреґації, який виникає за відцентрового лиття, понижує рівномірний розподіл леґувальних елементів у об’ємі заготівки та значно підвищує припуски на механічне оброблення. Показано, що в процесі безперервного лиття на розтоп діє виключно сила тяжіння, яка за час формування заготівки не спричинює розшарування більш густих леґувальних елементів. Показано, що єдиним чинником, який визначає величину припуску на механічне оброблення для процесу безперервного лиття, є глибина деформаційної лунки на зовнішній поверхні заготівки, яка необхідна для зачеплення та вилучення заготівки із кристалізатора. Встановлено глибину деформаційної лунки, при якій дотичне напруження зрізу відповідає граничній напрузі на зрізі для зразків з досліджуваних марок бронзи. Побудовано та запропоновано тривимірний модель для визначення виходу придатного безперервного лиття порожнистих заготівок залежно від температури поверхні заготівок, від зусиль, що діють на заготовку з боку валків тягнучої кліті. Задля оцінювання впливу технологічних параметрів процесів на вихід придатного безперервного та відцентрового лиття було використано метод павутинок, що уможливило розширити уявлення про різні механізми формування заготівок. Дослідження показали, що порівняно з відомими показниками виходу придатного безперервного лиття у 95,06–96,04% для заготівок із зовнішніми розмірами у 80–150 мм вихід придатного литва можна підвищити до 97,29–97,72%. Зроблено висновок про доцільність виготовлення заготівок з антифрикційних стопів методом безперервного лиття, оскільки це уможливить для досліджуваного типорозміру заготівок підвищити вихід придатного литва на 22,35%–47,72%.

Ключові слова: відцентрове та безперервне лиття, литі заготівки, вихід придатного литва, поверхнева деформаційна лунка.

Citation: O. M. Khoroshylov, V. V. Kurylyak, O. S. Podolyak, and N. S. Antonenko, Study of the Processes of Shaping the Hollow Billets from Antifriction Alloys by the Centrifugal and Continuous Casting Methods, Usp. Fiz. Met., 20, No. 3: 367–395 (2019); doi: 10.15407/ufm.20.03.367


Цитована література (31)  
    1. P. Puspitasari and J. W. Dika, Usp. Fiz. Met., 20, No. 3: 396 (2019). Crossref
    2. O. Yu. Levkina, Vestnik Ul’yanovskogo Gosudarstvennogo Universiteta, No. 2: 293 (2012) (in Russian).
    3. A. I. Semenchenko, V. M. Duka, I. V. Khvostenko, V. Yu. Sheigam, A. G. Vernydub, and L. K. Shenevidko, Protsessy Lit’ya, No. 2: 24 (2015) (in Russian).
    4. D. A. Volkov, Litiyo i Metallurgiya, No. 3: 182 (2009) (in Russian).
    5. N. Tamil, Int. J. Manufacturing & Industrial Engineering, No. 1: 17 (2014).
    6. Y. Jun, S. Takashi, and N. Takao, Nippon Steel Technical Report, No. 104: 13 (2013).
    7. X. Y. Wen, W. Wen, Y. B. Zhang, B. Xu, Q. Zeng, Y. S. Liu, L. R. Tong, T. G. Zhai, and Z. Li, Metall. and Mat. Trans. A, 47, No. 4: 1865 (2016). Crossref
    8. V. A. Tatarenko and T. M. Radchenko, Intermetallics, 11, Nos. 11–12: 1319 (2003). Crossref
    9. V. A. Tatarenko, S. M. Bokoch, V. M. Nadutov, T. M. Radchenko, and Y. B. Park, Defect and Diffusion Forum, 280–281: 29 (2008). Crossref
    10. T. M Radchenko and V. A. Tatarenko, Defect and Diffusion Forum, 273–276: 525 (2008). Crossref
    11. T. M. Radchenko, V. A. Tatarenko, and S. M. Bokoch, Metallofizika i Noveishie Tekhnologii, 28, No. 12: 1699 (2006).
    12. J. Yu, J. Jiang, Zh. Ren, W. Ren, and K. Deng, Materials & Design, 30, Iss. 10: 4565 (2009). Crossref
    13. R. Pezer, S. Kozuh, I. Anzel, and M. Gojic, Proc. 27th Int. Conf. on Metallurgy and Materials (May 23–25, 2018, Brno, Czech Republic), p. 1407.
    14. G. L. Xu, L. J. Peng, X, J. Mi, H. F. Xie, G. J. Huang, Z. Yang, X. Feng, X. Q. Yin, and D. M. Liu, Rare Metal Mater. Eng., 48, No. 4: 1310 (2019).
    15. Y. F. Cao, Z. Y. Li, X. Y. Zhang, Z. G. Wang, L. Qi, and H. J. Zhao, Mater. Res. Express, 6, No. 4: 046547 (2019). Crossref
    16. X. H. Liu, H. D. Fu, X. Q. He, X. T. Fu, Y. Q. Jiang, and J. X. Xie, Acta Metallurgica Sinica, 54, No. 3: 470 (2018). Crossref
    17. V. V. Kurylyak and G. I. Khimicheva, Usp. Fiz. Met., 17, No. 4: 375 (2016). Crossref
    18. V. V. Kurylyak and G. I. Khimicheva, Usp. Fiz. Met., 18, No. 2: 155 (2017). Crossref
    19. V. V. Kurylyak, G. I. Khimicheva, and О. N. Khoroshilov, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 41, No. 1: 71 (2019) (in Ukrainian). Crossref
    20. ‘Planetcalc’: https://planetcalc.ru/1421.
    21. O. N. Khoroshilov, Protsessy Lit’ya, No. 2: 41 (2002) (in Russian).
    22. ISO 8062-1:2007. Geometrical Product Specifications (GPS): Dimensional and Geometrical Tolerances for Moulded Parts, Part 1: Vocabulary.
    23. ISO 8062-3:2007. Geometrical Product Specifications (GPS): Dimensional and Geometrical Tolerances for Moulded Parts, Part 3: General Dimensional and Geometrical Tolerances and Machining Allowances for Castings. Technical Corrigendum 1.
    24. M. L. Shashank, M. S. Srinath, and H. J. Amarendra, IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 330: 012087 (2018). Crossref
    25. J. K. Park, I. V. Samarasekera, B. G. Thomas, and U. S. Yoon, Metall. Mater. Trans. B, 33, Iss. 3: 425 (2002). Crossref
    26. J. K. Park, I. V. Samarasekera, B. G. Thomas, and U. S. Yoon, Metall. Mater. Trans. B, 33, Iss. 3: 437 (2002). Crossref
    27. O. N. Khoroshilov and A. A. Pavlova, Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1, No. 3(67): 16 (2014) (in Russian). Crossref
    28. O. N. Khoroshilov and O. I. Ponomarenko, Novі Materіaly i Tekhnologіi v Metalurgіi ta Mashynobuduvannі, No. 2: 79 (2009) (in Russian).
    29. O. N. Khoroshilov, A. A. Mel’nichenko, and L. L. Segal, Zbіrnyk Naukovykh Ptats’ Ukrains’koi Inzhenerno-Pedagogіchnoi Akademіi, No. 19: 68 (2017) (in Russian).
    30. V. B. Molodkin, H. I. Nizkova, Ye. I. Bogdanov, S. I. Olikhovskii, S. V. Dmitriev, M. G. Tolmachev, V. V. Lizunov, Ya. V. Vasylyk, A. G. Karpov, and O. G. Voytok, Usp. Fiz. Met., 18, No. 2: 177 (2017) (in Ukrainian). Crossref
    31. V. V. Lizunov, I. M. Zabolotnyy, Ya. V. Vasylyk, I. E. Golentus, and M. V. Ushakov, Usp. Fiz. Met., 20, No. 1: 75 (2019). Crossref