Технические науки

Металлургия

Жигуц Ю.Ю., Лучко Й.Й., Галаговець И., Заяць Н.

Ужгородський національний університет, Україна

ПРОБЛЕМИ МОДИФІКУВАННЯ ВИЛИВКІВ СВС-СУМІШАМИ

Метод інмолд-процесу (модифікування ливарних сплавів у внутрішній частині форми) полягає в тому, що заряд модифікатора розміщується у внутрішній частині форми, яка має спеціальні “кишені” вздовж ливарних каналів. В цьому випадку ефективність модифікування максимальна. Добре відомо модифікування сплавів на основі заліза при якому модифікатор вносять у склад суміші. Так, кальцій змішують з плавиковим шпатом у співвідношенні 1:2 з метою більш спокійного протікання модифікування, але дана суміш може бути використана тільки при безперервному контакті з рідким металом у внутрішній частині форми, а велика кількість неметалічних матеріалів у суміші викликає різні дефекти виливків [1].

Відомо також внесення різних металічних домішок у розплав у поєднанні з пінопластами [2]. Так, наприклад, одночасно вносять у чавун модифікатор і пінополістирол у кількості 0,05–0,1%. Полістирол забезпечує барботаж рідкого сплаву. Але при застосуванні цього способу у інмолд-процесі не узгоджується взаємодія модифікатора зі сплавом у часі.

Модифікування рідкої сталі дозволяє отримати у виливках врівноважену дрібнозернисту ферито-перлітну структуру без відманштеттової будови безпосередньо у литому стані [1]. При спробі модифікувати сталь методом звичайного інмолд-процесу виявилися суттєві проблеми і невдачі. Основна перешкода полягала у тому, що у даній технології проходить “замерзання” рідкої сталі на брикетах з модифікатором і тоді він не спрацьовує. Це є наслідком недостатнього перегріву рідкої сталі над температурою ліквідусу.

Застосування суміші, що вміщує присадку для модифікування і пластмасу дозволяє успішно використовувати інмолд-процес у сталеливарному виробництві [1, 2]. Але широкому впровадженню нового методу модифікування заважає відсутність: універсального способу внесення і стабільного засвоєння модифікатора; неповні дані про вплив модифікаторів на характер мікро- та субмікроструктурних змін у сплаві; недосконалість технологічних процесів, які не забезпечують отримання розплавів, а відповідно і виливків із завданими властивостями.

Аналіз існуючих методів пізнього модифікування показує, що пошук найбільш ефективних сумішей для модифікування у порожнині форми доцільно вести у напрямі використання СВС-сумішей [3]. Ці процеси ґрунтуються на проведенні у порошкових СВС-сумішах хімічних реакцій, що проходять із виділенням великої кількості тепла і дозволяють отримувати тугоплавкі частинки, які є сильними модифікаторами для розплаву. Продуктами СВС-процесу можуть бути сполуки металів, такі як карбіди, бориди, нітриди, силіциди.

Екзотермічні суміші особливо придатні для модифікування дрібних виливків тоді, коли тривалість процесу термодеструкції полістиролу і горіння “брикету” модифікатора близькі за тривалістю із процесом заповнення ливарних форм рідкою сталлю. Для середніх та крупних виливків заряд модифікатору у ливарній формі спрацьовує передчасно, після чого у форму продовжує поступати вже немодифікована сталь.

Відомо також багато найрізноманітніших способів поверхневого легування і зміцнення виливків з Fe-C сплавів [3, 4]. Частка з них використовує спосіб зміцнення поверхні при нанесенні карбідних покрить, синтезованих методом СВС. Найкращі результати отримуються при нанесенні на основу матеріалів, що вміщують карбон. Саме тоді карбон, як продукт карбонізації, приймає участь у реакції карбідоутворення. Експериментальні роботи з поверхневого зміцнення чавунних виливків були спрямовані на вивчення можливостей використання для цієї мети екзотермічних легуючих вставок (ЕЛВ), що раніше показали добрі результати в процесі зміцнення сталевих виливків [1, 4]. ЕЛВ складалися з вуглецевої основи, шаржованої металотермічними порошками. Їх кількість розраховувалася за стехіометричними співвідношеннями реакцій карбідоутворення. За основу вставок вибиралися карбонові волокнисті матеріали марки ТГН-2М. ЕЛВ масою 15 г прикріплювалася до стінки ливарної форми перед заливкою її рідким чавуном. При використанні різних ЕЛВ у окремих випадках не проходило повного розчинення легуючої вставки у рідкому розплаві. Було відмічено суттєвий вплив на утворення зміцненого шару температури рідкого металу і характеру змочуванностіф розплавом вуглецевої тканини. Значні за глибиною зміцнені шари на чавунних виливках отримати не вдалося. Проведені експериментальні дослідження і порівняльний аналіз їх результатів показали, що при збільшенні концентрації карбону у розплаві погіршується взаємодія ЕЛВ із розплавом.

Проведені дослідження з утворення зміцненого шару за рахунок розчинення вуглецевих волокнистих тканин зіткнулися з цілою низкою проблем: 1) неконтрольованість процесу синтезу; 2) суттєва залежність від температури заливки рідкого сплаву; 3) залежність отриманої структури від текстури тканини та багато ін. Все це обмежує застосування даних технології у практику промислового виробництва и вимагає подальшого дослідження і розроблення.

Література:

1. Жигуц Ю.Ю. Сплави, синтезовані металотермією і СВС-процесами (монографія)/ Жигуц Ю.Ю.// Ужгород: Ґражда, – 2008. – 276 с.

2. Жигуц Ю.Ю., Жуков А.А. Новітні технології виготовлення та зміцнення деталей із використанням СВС-процесів// Восточно-европейский журнал передовых технологий. Харьков. Техн. Центр. 2007. №1 (25). − С. 32-38.

3. Zsiguts G., Galó M. Some Aspect of the Use of SHS// A tudásteremtő fakultás eredményei. Inventárium. Nyiregyházi Főiskola. Nyiregyháza. 2008. − O. 263–266.

4. Жуков А., Жигуц Ю., Шиліна О. Оброблення поверхонь за допомогою лазерного поверхневого зміцнення деталей і саморозповсюджувальний високотемпературний синтез //Машинознавство. Львів. 2006. №4. С. 45−48.