Розробка технології одержання порожнистих сталевих литих конструкцій з композитним та армованим неметалевим функціональним наповнювачем
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.318553Ключові слова:
армований сталевий виливок, комп’ютерне моделювання, лиття за моделями, що газифікуютьсяАнотація
Об’єктом досліджень є конструкції порожнистих сталевих модулів, наповнених різновидами функціональних матеріалів, та технології їх одержання з використанням методів лиття за моделями, що газифікуються.
Для встановлення закономірностей і передумов створення новітніх порожнистих литих конструкцій та технології їх одержання було проведено комп’ютерне моделювання гідродинамічних і тепломасообмінних процесів та тверднення. Досліджено вплив армованих сталевих елементів і армування безпосередньо з рідкого сплаву оболонки на особливості гідродинамічних, тепломасообмінних процесів і тверднення при одержанні сталевих порожнистих конструкцій з функціональним наповнювачем.
Визначено, що наявність у функціональному наповнювачі перетинок з пінополістиролу для послідуючого армування з рідкої фази металу оболонки впливає на гідродинаміку заповнення виливка. В тонких каналах, утворених в наповнювачі, відбувається збільшення швидкості течії металу від 2 м/с до 8 м/с у верхніх каналах та від 3 м/с до 12 м/с у нижніх каналах, що пов’язане зі зростанням металостатичного напору.
Наявність металевої арматури у функціональному наповнювачі та армування функціонального матеріалу з рідкої фази металу оболонки прискорюють прогрівання неметалевого наповнювача в 1,2–1,4 та 1,4–1,8 разів, відповідно. Також армування сприяє підвищенню максимальної температури нагрівання функціонального наповнювача на 200–300 °С, що створює кращі умови для його спікання.
Визначено марки сталей для використання їх як матричного сплаву при одержанні порожнистих литих виливків та вивчено їх структуру і фізико-механічні властивості. Визначено рекомендовані режими термічної обробки економнолегованої сталі для одержання необхідних властивостей.
Дані дослідження є теоретичною передумовою для перевірки при виготовленні дослідних литих порожнистих конструкцій з металевою та неметалевою армуючою фазою
Посилання
- Singla, Y. K., Maughan, M. R., Arora, N., Dwivedi, D. K. (2024). Enhancing the wear resistance of iron-based alloys: A comprehensive review of alloying element effects. Journal of Manufacturing Processes, 120, 135–160. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2024.04.038
- Bhadeshia, H. K. D. H., Honeycombe, R. W. K. (2024). Stainless steel. Steels, 347–381. https://doi.org/10.1016/b978-0-44-318491-8.00018-6
- Azeem Ullah, M., Cao, Q. P., Wang, X. D., Ding, S. Q., Abubaker Khan, M., Zhang, D. X., Jiang, J. Z. (2024). Carbon effect on tensile and wear behaviors for a dual-phase Fe61.5Cr17.5Ni13Al8 alloy. Materials Science and Engineering: A, 914, 147128. https://doi.org/10.1016/j.msea.2024.147128
- Kvasnytska, Y. H., Shalevska, I. A., Balitskii, A. I., Ivaskevich, L. M., Maksiuta, І. І., Kvasnytska, K. H. (2024). Influence of Refractory Elements on Phase–Structural Stability of Heat-Resistant Corrosion-Resistant Alloys for Gas Turbine Blades. Metallofizika i Noveishie Tekhnologii, 45 (8), 975–992. https://doi.org/10.15407/mfint.45.08.0975
- Raabe, D., Sun, B., Kwiatkowski Da Silva, A., Gault, B., Yen, H.-W., Sedighiani, K. et al. (2020). Current Challenges and Opportunities in Microstructure-Related Properties of Advanced High-Strength Steels. Metallurgical and Materials Transactions A, 51 (11), 5517–5586. https://doi.org/10.1007/s11661-020-05947-2
- Wakai, E., Noto, H., Shibayama, T., Furuya, K., Ando, M., Kamada, T. et al. (2024). Microstructures and hardness of BCC phase iron-based high entropy alloy Fe-Mn-Cr-V-Al-C. Materials Characterization, 211, 113881. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2024.113881
- Glotka, A., Byelikov, S., Lysytsya, O. (2024). Modeling of carbide formation in alloy of the Ni-Cr-Co-W-Mo-Al-Ti-C system. Acta Metallurgica Slovaca, 30 (1), 15–18. https://doi.org/10.36547/ams.30.1.1991
- ASTM A732/A732M-20. Specification for Castings, Investment, Carbon and Low Alloy Steel for General Application, and Cobalt Alloy for High Strength at Elevated Temperatures. https://doi.org/10.1520/a0732_a0732m-20
- Zewdie, F., Srivastava, A., Punia, R., Bhatnagar, N. (2024). Experimental investigation on the development of hybrid composite metal foam reinforced with steel hollow spheres for higher energy absorption applications. Journal of Manufacturing Processes, 123, 60–82. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2024.05.046
- Kaliuzhnyi, P., Shalevska, I., Sliusarev, V. (2023). Microstructure of Reinforced Cast Iron Produced by Lost Foam Casting. Archives of Metallurgy and Materials, 68 (4), 1369–1375. https://doi.org/10.24425/amm.2023.146202
- Kota, N., Charan, M. S., Laha, T., Roy, S. (2022). Review on development of metal/ceramic interpenetrating phase composites and critical analysis of their properties. Ceramics International, 48 (2), 1451–1483. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.09.232
- Dulska, A., Studnicki, A., Cholewa, M., Szajnar, J. (2018). Cast Iron Reinforced with Foaming Ceramic Insert. Archives of Foundry Engineering, 18 (2), 137–140. https://doi.org/10.24425/122516
- Wróbel, T., Przyszlak, N., Dulska, A. (2019). Technology of Alloy Layers on Surface of Castings. International Journal of Metalcasting, 13 (3), 604–610. https://doi.org/10.1007/s40962-018-00304-x
- Dulska, A., Szajnar, J., Król, M. (2020). Analysis of the Mechanical Properties of the Titanium Layer Obtained by the Mold Cavity Preparation Method. Archives of Metallurgy and Materials, 66 (1), 51–56. https://doi.org/10.24425/amm.2021.134758
- Narivskiy, A., Shinsky, O., Shalevska, I., Kvasnytska, J., Kaliuzhnyi, P., Polivoda, S. (2023). Modern technological processes of obtaining cast products and structures of responsible purpose from aluminum, ferrous carbon and heat-resistant alloys. Structural Materials: Manufacture, Properties, Conditions of Use, 32–67. https://doi.org/10.15587/978-617-7319-97-8.ch2
- Narivskiy, A., Shinsky, O., Shalevska, I., Kvasnytska, J., Kaliuzhnyi, P., Polivoda, S. (2023). The influence of external actions and methods of alloying alloys on the operational characteristics of cast products. Structural Materials: Manufacture, Properties, Conditions of Use, 121–157. https://doi.org/10.15587/978-617-7319-97-8.ch4
- Shinsky, O., Shalevska, I., Kaliuzhnyi, P., Shinsky, V., Lysenko, T., Shevchuk, T. et al. (2018). Principles of construction and identification of a multilevel system for monitoring parameters of technological cycle of casting. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (1 (95)), 25–32. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.141303
- Steel and steel products: Location and preparation of samples and test pieces for mechanical testing (1997). ISO 37:1997. ISO. Available at: https://cdn.standards.iteh.ai/samples/4356/857afeb6d0754ba69790e97261f95488/ISO-377-1997.pdf
- Steels: Micrographic determination of the ferritic or austenitic grain size (1983). ISO 643:1983. ISO. Available at: https://cdn.standards.iteh.ai/samples/4773/6ad7e45fca0d4daa86654405f6e2d12e/ISO-643-1983.pdf
- DSTU 8966:2019. Stal. Metalohrafichni metody vyznachennia nemetalevykh vkliuchen. Available at: https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=88067
- DSTU 8972:2019. Stali ta splavy. Metody vyiavlennia ta vyznachennia velychyny zerna. Available at: https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=88073
- Steel castings – General technical delivery requirements (2023). ISO 4990:2023. ISO. Available at: https://cdn.standards.iteh.ai/samples/84185/33d9639ba3db417ab01fe2a41751f295/ISO-4990-2023.pdf
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Oleg Shinsky, Iuliia Kvasnytska, Inna Shalevska, Pavlo Kaliuzhnyi, Oleksandr Neima
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
