- •Теоретичні і технологічні принципи розроблення новітніх сплавів із спеціальними властивостями для виробництва деталей різними способами лиття
- •Реферат
- •Перелік умовних позначень, символів, одиниць, скорочень і термінів
- •1 Аналіз умов експлуатації жаростійких, жароміцних, корозійностійких і зносостійких деталей у різних галузях промисловості
- •1.1. Аналіз умов експлуатації жаростійких деталей
- •1.2 Матеріали для виготовлення жаростійких деталей та їх властивості
- •1.3 Матеріали для виготовлення жароміцних і корозійностійких деталей та їх властивості
- •1.4 Характеристика умов експлуатації матеріалів у гідроабразивному середовищі
- •1.5 Матеріали для виготовлення зносостійких литих деталей
- •1.6 Характеристика формувальних та стрижневих сумішей
- •1. 7 Термомеханічне оброблення металів
- •1.8 Загальна характеристика спеціальних способів лиття.
- •1.9 Висновки та постановка завдання дослідження
- •2 Методика дослідження
- •2.1 Матеріали, використані для виплавляння жаростійких, жароміцних й зносостійких сталей і зносостійких чавунів
- •2.2 Проведення експериментальних плавок
- •2.3 Визначення ливарних властивостей
- •2.4 Дослідження механічних властивостей
- •2.5 Дослідження спеціальних властивостей сталей
- •2.6 Визначення механічних властивостей жаростійких і жароміцних сталей за високих температур
- •2.7 Визначення параметрів термомеханічного оброблення хромоалюмінієвої сталі
- •2.8 Визначення зносостійкості сплавів в умовах гідроабразивного зносу
- •2.9 Методика визначення властивостей формувальних і стрижневих сумішей
- •3 Визначення оптимального хімічного складу жаростійких хромоалюмінієвих сталей для виготовлення виливків різними способами лиття
- •3.1 Оптимізація хімічного складу хромоалюмінієвих сталей для виготовлення виливків різними способами лиття
- •3.1.1 Дослідження ливарних властивостей хромоалюмінієвих сталей
- •3.1.2 Дослідження механічних властивостей хромоалюмінієвих сталей
- •3.1.3 Дослідження окалиностійкості хромоалюмінієвих сталей
- •3.2 Визначення механічних властивостей хромоалюмінієвої сталі за високих температур
- •3.3 Визначення параметрів термомеханічного оброблення хромоалюмінієвої сталі скорегованого хімічного складу
- •3.4 Дослідження впливу технологічних факторів плавлення високолегованих сплавів на формування структури металу у виливках, виготовлених різними способами лиття
- •3.5 Визначення оптимального складу зносостійкого білого чавуну
- •3.6 Дослідження властивостей стрижневих сумішей
- •4 Мікролегування і модифікування рекомендованих сплавів на основі заліза для виготовлення виливків різними способами лиття
- •4.1 Мікролегування і модифікування жаростійких хромоалюмінієвих сталей для виробництва виливків різними способами лиття
- •4.2 Вибір та обґрунтування оптимального складу жаростійких сталей та зносостійкого чавуну для виготовлення литих деталей різними способами лиття
- •5 Розроблення, апробація і впровадження у виробництво технологічних процесів виготовлення литих деталей із рекомендованих сплавів різними способами лиття
- •5.1 Технології виготовлення великогабаритних жаростійких виливків у разових піщаних формах
- •5.2 Виготовлення литих деталей литтям за витоплюваними моделями
- •5.3 Виготовлення виливків із високомарганцевих сталей
- •Висновки
- •Рекомендації
- •Перелік посилань
- •Додаток а додаток б
- •Додаток в
- •Додаток г
3.6 Дослідження властивостей стрижневих сумішей
План експериментів. У даній серії експериментів здійснювали дослідження властивостей в’язко-пластичних піщано-смоляних сумішей для стрижнів, що тверднуть в контакті з нагрітою оснасткою.
Як зв’язувальний компонент використовували смолу марки СФ-905. Оскільки смола даної марки є новою розробкою, дані щодо її використання та оптимальний вміст в складі сумішей відсутні, але враховуючи відомості щодо загального використання смол в сумішах, що тверднуть в контакті з нагрітою оснасткою приймали вміст смоли в межах 2…3 мас.ч. (з кроком 0,5 мас.ч.) [2].
Вміст в складі сумішей бензолсульфокислоти, яку використовували як каталізатор, приймали в межах 0,0…1,2 мас.ч. (з кроком 0,2 мас.ч.).
Температуру оснастки змінювали в межах 200…300 °С (з кроком 50 °С).
Час витримування зразка суміші в нагрітій оснастці прймали 10, 30 та 50 с.
За наведеними вище даними побудовано план експерименту (табл. 3.4).
Таблиця 3.4 – Матриця експерименту в’язко-пластичних піщано-смоляних сумішей для стрижнів, що тверднуть в контакті з нагрітою оснасткою зі смолою СФ-905 та пТСК-308
Номер суміші* |
Незалежні змінні величини |
|||
Вміст смоли, мас.ч. (Х1) |
Вміст каталізатора, мас.ч. (Х2) |
Температура оснастки, °С (Х3) |
Час витримки в оснастці, с (Х4) |
|
1 |
2,5 |
0,4 |
250 |
30 |
2 |
2 |
0,8 |
200 |
50 |
3 |
3 |
0 |
300 |
10 |
4 |
2 |
0,8 |
300 |
50 |
5 |
2,5 |
0 |
250 |
30 |
6 |
2,5 |
0,4 |
250 |
10 |
7 |
3 |
1,2 |
200 |
30 |
8 |
2 |
1,2 |
300 |
10 |
9 |
2,5 |
0,4 |
200 |
50 |
10 |
2 |
0 |
300 |
30 |
11 |
3 |
0,8 |
250 |
10 |
12 |
2 |
0,4 |
200 |
50 |
13 |
3 |
1,2 |
300 |
10 |
14 |
2,5 |
0,8 |
200 |
30 |
15 |
3 |
0 |
250 |
50 |
16 |
2 |
0,8 |
250 |
10 |
* – вогнетривкий наповнювач 100 мас.ч.
Найважливішими властивостями сумішей є ті, що безпосередньо впливають на якість виготовлюваних виливків. До них відносять міцність, обсипаємість та газопроникність.
Дослідження міцності щойно затверділої суміші. На міцність дослід-жуваних сумішей впливають усі закладені в робочу матрицю фактори.
Кількість зв’язувального компонента, що входить до складу суміші, досить суттєво впливає на її міцність. Якщо зв’язувального компонента буде достатня кількість, то площа контакту між окремими піщинками вогнетривкого наповнювача збільшується і міцність підвищується.
При мінімальному вмісті в суміші зв’язувального компонента його кількості вистачить тільки для того, щоб побудувати маленькі містки між піщинками, площа контакту буде малою, а міцність низькою.
Каталізатор прискорює проходження реакції полімеризації смоли і, відповідно, прискорює процес тверднення суміші. Але його вміст підвищує в’язкість суміші і зменшує її живучість.
Залежність міцності суміші від вмісту смоли та каталізатора показано на рис. 3.34. Аналізуючи отриману залежність можна зробити висновок, що міцність суміші рівномірно зростає зі збільшенням вмісту смоли в її складі при будь-якому вмісті каталізатора. Отже каталізатор не суттєво впливає на міцність суміші, а пришвидшує її твердіння.
Виходячи з отриманої залежності (див. рис. 3.34), максимальної міцності можна досягти при вмісті в суміші приблизно 3 мас.ч. смоли та 0,8 мас.ч. каталізатора.
Вплив температури оснастки та часу витримування на міцність суміші показано на рис 3.35. Витримування суміші в гарячій оснастці прискорює проходження реакції полімеризації смоли і підвищує швидкість тверднення суміші, але частини смоли та каталізатора випаровуються.
Чим вищою буде температура оснастки і більший час витримування в ній суміші, тим більшими будуть утрати.
Рисунок 3.34 – Залежність міцності щойно затверділої суміші від вмісту
смоли та каталізатора
Рисунок 3.35 – Вплив температури оснастки та часу витримування на міцність суміші
З залежності (див. рис. 3.32) видно, що максимальної міцності суміш досягає при мінімальній температурі оснастки, яка була закладена в матрицю експерименту (200 °С) і при витримуванні 10 с. З цього можна зробити висновок, що такої температури та часу витримки в оснастці цілком достатньо.
З підвищенням температури при якій витримується суміш міцність стабільно знижується.
При витримуванні суміші в оснастці протягом 10 с при температурах 300°С та 200° С маємо в цих точках максимальні показники міцності суміші 1,5 та 1,65 МПа. Із збільшенням часу витримування міцність сумішей знижується, стає мінімальною через 35 с і складає 1,01 МПа.
Залежність міцності суміші від вмісту смоли в суміші та температури оснастки показано на рис. 3.36.
Рисунок 3.36 – Вплив смоли та температури оснастки на міцність суміші
Із збільшенням кількості смоли в суміші її міцність зростає,а за температури 200 °С і вмісті смоли понад 3 мас.ч. функція прямує до свого екстремуму. У той же час за температури 300 °С і при 3 мас.ч. смоли досягається максимальна міцність 1,75 МПа.
Мінімальна міцність становить 0,69 МПа при кількості смоли 2 мас.ч. за температури 200 °С.
Залежність міцності суміші від кількості смоли та часу витримування в оснастці показано на рис. 3.37.
Рисунок 3.37 – Вплив смоли та часу витримування в оснастці на міцність суміші
Із залежності видно, що із збільшенням кількості смоли в суміші міцність її стабільно зростає. При 3 мас.ч. смоли в складі суміші та витримуванні суміші в оснастці від 10 до 50 с міцність падає, а потім знову зростає. При такій кількості смоли вона стає мінімальною при часі витримування 30 с. Це можна пояснити, скоріш за все тим, що відбувається утворення зони конденсації парів смоли, внаслідок чого знижується щільність суміші та її міцність: до 10 с зона конденсації ще не встигає утворитись, а при 50 с утворюється міцна поверхнева кірка.
Залежність міцності суміші від кількості каталізатора та температури оснастки показано на рис. 3.38. Установлено, що температура оснастки не так суттєво впливає на міцність суміші, як каталізатор. Так, за температури 200 °С без каталізатора міцність суміші складає 0,83 МПа і за температури 300 °С та 1,2 мас. ч. каталізатора міцність також складає 0,83 МПа.
Рисунок 3.38 – Вплив каталізатора та температури оснастки на міцність суміші
Збільшення кількості каталізатора призводить до зростання міцності суміші. Максимальною вона є в точці екстремуму функції при 0,8 мас.ч. каталізатора і складає 1, 5 МПа. Подальше підвищення вмісту каталізатора знижує міцність властивостей суміші.
Зміну міцності суміші залежно від каталізатора та часу витримування в оснастці показано на рис. 3.39. Підвищення вмісту каталізатора до 0,6 мас.ч. та зміні витримування в інтервалі часу від 10 до 33 с сприяє зниженню міцності до 0,75 МПа через утворення зони конденсації. Подальше підвищення часу витримування і кількості каталізатора призводить до підвищення міцності.
Дослідження міцності суміші через 24 год. Заливання металом форм із стрижнями, виготовленими із досліджуваних сумішей, здійснювали приблизно через 24 год після витримування їх в нагрітій оснастці, тому досліджено зміну властивості їх за цей час.
Залежність міцності суміші від вмісту смоли та каталізатора через 24 год показано на рис. 3.40.
Рисунок 3.39 – Вплив каталізатора та часу витримування суміші в оснастці на її міцність
Рисунок 3.40 – Зміна міцності суміші через 24 год залежно від вмісту в ній смоли та каталізатора
За відсутності каталізатора підвищення вмісту смоли призводить до зниження міцності суміші. Додавання в суміш каталізатора сприяє підвищенню міцності суміші, оскільки каталізатор ініціює реакцію полімеризації смоли. Чим більше каталізатора, тим повніше здійснюється полімеризація, тим менше залишається смоли в незв’язаному стані і тим більшою буде міцність суміші. Але надлишок каталізатора у складі суміші неминуче призводить до зниження її міцності.
Залежність міцності суміші від температури оснастки та часу витримування через 24 год показано на рис. 3.41.
Рисунок 3.41 – Вплив температури оснастки та часу витримування на міцність суміші через 24 год
При витримуванні суміші протягом 10 с в інтервалі температур від 200 до 300 °С її міцність залишається майже без зміни. При іншому часі витримування в цьому ж інтервалі температур відбувається зниження міцності, а потім її різке підвищення. Мінімальні міцності знаходяться в інтервалах, де не проходить повна полімеризація зв’язувального компонента.
Залежність міцності суміші від вмісту смоли та температури оснастки через 24 год показано на рис. 3.42. Підвищення вмісту смоли гарантує стабільне підвищення міцності суміші. Мінімальне значення міцності суміші знаходиться в зоні конденсації парів приблизно при температурі 250 °С та при мінімальній кількості смоли і складає 0,95 МПа.
Рисунок 3.42 – Вплив вмісту смоли та температури оснастки на міцність суміші через 24 год
Максимальне значення за тієї ж температури при гранично максимальному вмісті смоли складає 2,21 МПа.
Залежність міцності суміші через 24 год від вмісту смоли та часу витримування в оснастці показано на рис. 3.43. Підвищення вмісту смоли призводить до зростання міцності суміші. З підвищенням часу витримування в оснастці міцність також підвищується. Падіння міцності спостерігається в тих умовах, коли з тих чи інших причин смола не повністю полімеризується.
Зміну міцності суміші через 24 год залежно від вмісту каталізатора та температури оснастки показано на рис. 3.44. Установлено, що температура не так суттєво впливає на міцність суміші, як вміст каталізатора. З підвищенням вмісту каталізатора в складі суміші міцність її підвищується і стає максимальною (1,9 МПа) при 0,7 мас.ч. каталізатора.
Рисунок 3.43 – Зміна міцності суміші через 24 год залежно від вмісту смоли та часу витримування в оснастці
Рисунок 3.44 – Вплив каталізатора та температури оснастки на міцність суміші через 24 год
При подальшому збільшенні вмісту каталізатора міцність суміші знижується.
Зміну міцності суміші через 24 год залежно від вмісту каталізатора та часу витримування в оснастці показано на рис. 3.45. Установлено, що час витримування суміші в оснастці є більш впливовим чинником на міцність суміші, ніж вміст каталізатора.
Рисунок 3.45 – Зміна міцності суміші через 24 год залежно від вмісту каталізатора та часу витримування в оснастці
Дослідження обсипаємості стрижневих сумішей. Одним з найважливіших показників, які характеризують поверхневу міцність форм та стрижнів є обсипаємість. Якщо вона буде незадовільною, то під час заливання форм із стрижнями рідким металом у нього можуть потрапити піщинки, внаслідок чого у виливку утворюються піщані вкраплини, раковини, утиски тощо.
Залежність обсипаємості суміші від вмісту смоли та каталізатора показано на рис. 3.46. За відсутності каталізатора в складі суміші з підвищенням вмісту смоли обсипаємість спочатку зростає. При вмісті більше 2,4 мас.ч. смоли вона починає знижуватись, оскільки зв'язувального компонента в складі суміші вже достатньо для зв’язування зерен між собою. Підвищення вмісту каталізатора в складі суміші теж сприяє зниженню обсипаємості. Найнижчою є обсипаємість при максимальному вмісті смоли та каталізатора.
Рисунок 3.46 – Обсипаємість суміші залежно від вмісту смоли та каталізатора
Зміну обсипаємості суміші від температури та часу витримування показано на рис. 3.47. За температури 300 °С та після витримування 30 с значення обсипаємості мінімальне – 0,083%. За цього ж часу витримування суміші в оснастці, але при температурі 200 °С, обсипаємість має максимальне значення – понад 5%, що є незадовільним.
Залежність обсипаємості суміші від вмісту смоли та температури оснастки показано на рис. 3.48. Установлено, що з підвищенням вмісту смоли обсипаємість суміші зростає і досягає максимального значення, а потім поступово знижується. З підвищенням температури оснастки характер зміни обсипаємості аналогічний. Мінімальною (1,27%) вона стає при температурі 300 °С. За цієї температури утворюється міцна поверхнева кірка внаслідок швидкої полімеризації смоли в поверхневому шарі під дією високої температури.
Рисунок 3.47 – Обсипаємість суміші залежно від температури оснастки та часу витримування
Рисунок 3.48 – Зміна обсипаємості сумішей залежно від вмісту смоли та температури оснастки
Залежність обсипаємості суміші від вмісту смоли та часу витримування в оснастці показано на рис. 3.49. За малого часу витримування суміші в оснастці підвищення вмісту смоли призводить до незначного зниження обсипаємості. За витримки 50 с зміна кількості смоли суттєво не змінює обсипаємість: вона залишається досить високою. Мінімальну обсипаємість (0,15%) суміш має при 2,0% смоли і витримуванні в оснастці протягом 30 с.
Рисунок 3.49 – Зміна обсипаємості суміші залежно від вмісту в ній смоли та часу витримування в оснастці
Зміну обсипаємості суміші залежно від вмісту каталізатора та температури оснастки показано на рис. 3.50. Мала кількість каталізатора у складі суміші призводить до збільшення обсипаємості. Подальше його підвищення сприяє зменшенню смоли, яка не полімеризується, і зменшує обсипаємість.
Надлишок каталізатора знову призводить до росту обсипаємості суміші. Низьких температур недостатньо для проходження реакції полімеризації, а при високих відбувається термодеструкція смоли, тому обсипаємість за цих умов висока. За температури 250 °С обсипаємість складає 2,56%.
Рисунок 3.50 – Залежність обсипаємості суміші від кількості каталізатора та температури оснастки
Залежність обсипаємості суміші від вмісту каталізатора та часу витримування в оснастці показано на рис. 3.51. Вплив каталізатора аналогічний тому, що зображений на рис. 3.50. За малий проміжок часу витримування не встигає здійснитися реакція полімеризації, а за період тривалого витримування відбувається термодеструкція смоли. Мінімальну обсипаємість (1,75%) суміш набуває за час витримування 30 с.
Дослідження газопроникності сумішей. Нагрівання поверхні форми і стрижня під час заливання металу і подальшому його контакті з ними супроводжується інтенсивним газоутворенням. Це явище призводить до появи дефектів газового походження у виливку, якщо гази проникають у метал і не встигають видалитися з нього до початку кристалізації.
Газопроникність – здатність формувальних і стрижневих сумішей в ущільненому стані пропускати гази, що утворилися внаслідок взаємодії розплаву з робочими поверхнями форми і стрижня. Залежність газопроникності суміші від вмісту смоли та каталізатора показано на рис. 3.52.
Рисунок 3.51 – Зміна обсипаємості суміші залежно від вмісту каталізатора та часу витримування в оснастці
Рисунок 3.52 – Залежність газопроникності суміші від вмісту смоли та каталізатора
Установлено, що підвищення вмісту смоли знижує газопроникність суміші, а зміна вмісту каталізатора не так суттєво впливає на цю характеристику. Максимальною (376 од) газопроникність є при мінімальному вмісті смоли та каталізатора.
Зміну газопроникності суміші залежно від температури та часу витримування в оснастці показано на рис. 3.53. За температури 300 °С в точках часу витримування 10 і 50 с має місце найвища газопроникність суміші, а за температури 200 °С в цих же точках газопроникність суміші мінімальна. Для досягнення максимального її значення за температури 200 °С слід витримувати 30 с.
Рисунок 3.53 – Залежність газопроникності суміші від температури оснастки та часу витримування
Залежність газопроникності суміші від вмісту смоли та температури оснастки показано на рис. 3.54. Установлено, що за мінімального вмісту смоли максимальне значення газопроникності (350 од) суміш набуває за температури 200 °С. У той же час за максимальної температури найвищу газопроникність суміш набуває при середньому вмісті смоли.
Зміну газопроникності суміші залежно від вмісту смоли та часу витримування в оснастці показано на рис. 3.55.
Рисунок 3.54 – Залежність газопроникності суміші від вмісту смоли та температури оснастки
Рисунок 3.55 – Зміна газопроникності суміші залежно від вмісту смоли та часу витримування в оснастці
Зменшення вмісту смоли та підвищення часу витримування суміші в оснастці призводить до підвищення її газопроникності. Збільшення вмісту смоли та зменшення часу витримування суміші в оснастці також призводить до зростання газопроникності до 334 од.
Залежність газопроникності суміші від кількості каталізатора та температури оснастки показано на рис. 3.56. Установлено, що за мінімального вмісту каталізатора газопроникність суміші суттєво не змінюється із зміною температури і залишається максимальною близько 373…388 од. Із збільшенням вмісту каталізатора газопроникність знижується до мінімальних значень (269…293 од). Подальше збільшення вмісту каталізатора призводить до підвищення газопроникності суміші.
Рисунок 3.56 – Залежність газопроникності суміші від кількості каталізатора та температури оснастки
Зміну газопроникності суміші залежно від вмісту каталізатора та часу витримування в оснастці показано на рис. 3.57. Установлено, що найвищої газопроникності суміші можна досягти за максимального вмісту каталізатора та часу витримування в оснастці біля 40 с.
Рисунок 3.57 – Зміна газопроникності суміші залежно від вмісту каталізатора та часу витримування в оснастці
Термогравіметричний аналіз оптимального складу досліджуваної суміші. Термогравіметричний аналіз проводився дереватографом системи «Paulic» (температура нагрівання до 1500 ºС). Для аналізу вибрана суміш №11, склад якої є оптимальним, тобто суміш має найкращі технологічні властивості. Термогравіметричну криву (ТГ) показано на рис. 3.58. За даними ТГ аналізу маса наважки зразка (реальна суміш) зменшується з підвищенням температури.
Починаючи з температури 375 ºС на кривій ДТА зареєстровано початок екзотермічного ефекту. Це пояснюється тим, що з таких температур починається термодеструкція полімеру. Пік екзотермічного ефекту відповідає найбільшій втраті маси зразка і зафіксований за температури 460 ºС. Ця ж температура відповідає найбільшій швидкості втрати маси (за кривою ТГ). За температури 573 ºС спостерігається незначне виділення тепла.
Це пояснюється тим, що за цієї температури відбуваються модифікаційні перетворення наповнювача (кварцового піску), при цьому збільшується об’єм – при перетворенні β-кварцу в α-кварц – на 2,4 %. Загальні втрати маси складають 8…9% від маси всієї наважки (3…4%).
Рисунок 3.58 – Термогравіметричний аналіз оптимального складу досліджуваної суміші
Термодеструкція полімеру починається за температури 375 ºС, що дає можливість зробити висновок: вибраний режим термічного затверджування є правильним. Термодеструкція відбувається тільки після заливання металом форми із стрижнями, але не на стадії затверджування суміші в оснастці.
Результати досліджень максимально наближаються за вмістом коксу в зв’язувальному компоненті до розрахункових і літературних даних щодо термостійкості смол такого типу.
Дослідно-виробничі випробовування рекомендованих сумішей.Для дослідно-виробничих випробовувань в лабораторних умовах вибрана суміш такого складу:
– вогнетривкий наповнювач (кварцовий пісок) – 100 мас.ч.;
– смола марки СФ-905 – 3 мас.ч.;
– каталізатор пТСК-308 – 0,8 мас.ч.
з режимом термічного затвердження:
– температура оснастки – 250 ºС;
– час витримування в оснастці – 10 с.
Із суміші даного складу вручну виготовляли форми за металевою оснасткою (рис. 3.59)
Рисунок 3.59 – Металева оснастка для нижньої (а) та верхньої (б) півформ:
1 – модельна плита; 2 – наповнювальна рамка; 3 – стояк
Виготовлені форми заливали хромоалюмінієвою сталлю 30Х25Ю3ТЛ за температури 1560 ºС.
Шорсткість поверхні виготовлених виливків оцінювали візуальним порівнянням з еталонами шорсткості металевих поверхонь. Величину шорсткості поверхні в мкм вибирали на підставі стандартного ряду еталонів (рис. 3.60).
Фотографії верхньої та нижньої поверхні виливка показано на рис. 3.61.
Рисунок 3.60 – Еталони для визначення шорсткості поверхонь виливків
|
|
а |
б |
Рисунок 3.61 – Верхня (а) і нижня (б) поверхні виливка
Шорсткість поверхонь кожного виливка контролювали в п’яти різних точках. В середньому шорсткість обох поверхонь виливків складала від 3,2 до 6,3 мкм.
Висновки
1 Для виготовлення високоякісних виливків із жаростійких сталей з урахуванням ливарних, механічних і експлуатаційних характеристик, сталі повинні мати в своєму складі 25…32% хрому та 1,2…3,0% алюмінію. Виходячи із результатів дослідження таку сталь прийняли за базову для подальшого дослідження. Сталі умовно надана марка 30Х30Ю2Л і вона в подальшому використана для вивчення процесів легування, мікролегування і модифікування.
2 Комплексним дослідженням впливу основних легувальних елементів на технологічні та експлуатаційні характеристики жаростійких сталей установлено, що кращим ливарним матеріалом для виготовлення тонкостінних великогабаритних виливків, які працюють в умовах високих температур і агресивних середовищ, є середньовуглецева хромоалюмінієва сталь, легована 0,3…0,6% титану.
3 Для одержання високоякісного розплаву хромоалюмінієвої сталі перед випусканням із плавильного агрегату його необхідно розкиснювати за схемою: феромарганець → феросиліцій → 0,2% алюмінію, потім додавати необхідну кількість феротитану і алюмінію.
4 Температура металу перед заливанням його у ливарну форму є одним із головних заходів управляння технологічним процесом лиття. Вона вибирається залежно від габаритних розмірів, геометрії і товщини стінок литої деталі.
У тих випадках, коли виливки схильні до утворення гарячих тріщин, заливання сухих форм доцільно здійснювати при високих температурах (1600...1650°С).
5 Для забезпечення високих ливарних, механічних і експлуатаційних характеристик хромоалюмінієвої сталі її доцільно під час випускання із плавильного агрегату оброблювати 0,15...0,25% РЗМ.
6 Використання звороту власного виробництва під час виготовлення виливків із хромоалюмінієвих сталей доцільне як з економічного, так і з технологічного боку, оскільки такі сталі характеризуються підвищеними технологічними і експлуатаційними властивостями.
7 Досліджено вплив хрому, алюмінію, титану та вуглецю на комплекс спеціальних властивостей жаростійких сталей. Установлено, що сталі рекомендованого хімічного складу мають окалиностійкість в 5…7 разів вищу, ніж хромонікелеві, які використовують для виготовлення жаростійких деталей.
8 На окалиностійкість сталей позитивно впливають титан та рідкоземельні метали у визначених дослідженнями кількостях (0,2…0,6% та 0,15…0,25% відповідно).
9 Дослідження структури хромоалюмінієвої сталі та розподілу легувальних елементів по товщині стінок виробів визначають перспективність їх використання для виготовлення литих жаростійких деталей, які працюють в умовах агресивних середовищ до 1250°С .
10 Визначено можливість використання термомеханічного оброблення для хромоалюмінієвих сталей, легованих титаном і мікролегованих ітрієм.
11 Установлено, що для виготовлення зносостійких виливків із хромомарганцевих білих чавунів необхідно чітко знати співвідношення між основними хімічними елементами – хромом і марганцем. Найвищі експлуатаційні характеристики хромомарганцевих чавунів можна досягти при вмісті в них хрому в межах 18…22%, а марганцю – 3,5…4,5%. Чавун такого хімічного складу прийнятий як базовий і йому умовно надана марка 290Х19Г4. Цей чавун використано в подальшому для вивчення процесів мікролегування і модифікування.
12 Досліджені чавуни мають високі експлуатаційні характеристики та задовільні ливарні властивості і можуть бути використані для виготовлення зносостійких виливків різної маси, геометрії і розмірів.
13. Визначено властивості піщано-смоляних в’язко-пластичних сумішей з новим вітчизняним зв’язувальним смоли марки СФ-905, що твердіють в контакті з нагрітою оснасткою і запропоновано відповідні рецептури сумішей для різних способів лиття.
14. Установлено, що режим термічного тверднення можна варіювати в інтервалі температур 200…300 ºС. Термодеструкція смоли при цих температурах не відбувається, а починається з температури 370 ºС, тобто в реальних умовах – при заливанні металу у форму (ДТГА) і такі суміші можна рекомендувати для отримання сталевого та чавунного литва.
15. Суміші мають задовільну вибиваємість, а виливки отримані в формах з них не мають пригару на поверхні. Шорсткість плоскої поверхні виливків складає переважно 6,3 мкм, а рельєфної литої поверхні в деяких місцях – 3,5 мкм. Виливки отримані у формах з піщано-смоляних сумішей з СФ-905 можна порівнювати з литтям у кокіль.
16. Рекомендовано склад суміші, яка забезпечує виготовлення якісних виливків, оскільки має такі властивості:
– міцність після витримки в оснастці понад 1,5 МПа;
– міцність через 24 години – до 2,5 МПа;
– обсипаємість – 0,05…0,10%;
– газопроникність – до 450 од.
Як протипригарне покриття форм і стрижнів для виробництва виливків із високолегованих сталей відпрацьовано оптимальний склад дистен-силіманітової фарби.
