автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Разработка и внедрение технологии изготовления форм на основе периклаза для отливок судового машиностроения из сплавов титана

Кб «А

- о ,\п? да

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

СОКОЛОВ ВЛАДИМИР ТИМОФЕЕВИЧ

УДК 669.295:621.742.4

РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОРМ НА ОСНОВЕ ПЕРИКЛАЗА ДЛЯ ОТЛИВОК СУДОВОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ ИЗ СПЛАВОВ ТИТАНА

Специальность 05.16.04 — Литейное производство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург — 1993

Работа выполнена в Производственном объединении "Северное машиностроительное предприятие" и лаборатории фасонного литья титана ЦгШ К1»1 "Прометей".

Научный руководитель:

кандидат технических наук, ст.н.с. 4ШШН Юрий Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

¡¿АГШЩКПИ Олег Николаевич

Ведущее предприятие:

Защита состоится "

кандидат технических наук, доцент КУЗИН Анатолий Васильевич

Центральный научно-исследовательский институт материалов - ЦНИ1Ы

а

1993 г. в " ¿Р^

на заседании Специализированного совета Д063.38.08 в Санкт - Петербургском ГТУ ( 195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29) , кафедра Теории и технологии литейных сплавов.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Санкт - Петербургского ГТУ.

Автореферат разослан ии&^тпи^ 1993 г.

Учёный секретарь Специализированного совета,

кандидат технических наук, доцент Г.С.Казакевич

г. общая ХЛРШШ5С1ШЛ РАБОТЫ

Ачтуа.п.ность работы. Для современного флота России требуются корабли, обладающие автономностью при длительном плакаигн, еызокой скоростью и надё'шостыо эксплуатации.

Эти показатели в значительной степени достигаются применением г.оннх конг ? аукционных материалов и технологий из -готовления судов1« систем высоких параметров и ресурса. •

К числу таких нозих материалов относятся-сплави титана, а технологии - фасонное литьё из этих сплавов. Абсолютная коррозионная стойкость в морской воде и прочность, сравнимая с легировании:« сталями, определили наэначопи-з н номенклатуру фьсснных отливок из зтих сплавов для судовых систем: детали систем забортной воды - фасонные элемент» сварных трубопроводов, корпуса клапаноз различного типа, корпуса опреснителей и насосов и др.

Без-применения этих изделий судостроение не получало стратегических преимуществ.

Правительством страны был остро поставлен попрос об организации крупномасштабного производства литьтх изделий из сплавов титана для обеспечения нужд современного и перспективного судостроения. ' .

В связи с этич. возросла актуальность поиска и раяработ- ' ки экологически чисти: формовочннх смесей и технологий изготовления литейных форм на основе внеокоогнеупорных и термо -динамически стойких по отношению к химически активному титану материалов.

Цель работы состояла в разработке и внедрении в произ -

водство промышленных технологий изготовления и металлизации периклазовых форм для получения отливок из сплавов титана требуемой номенклатуры в условиях НО "Северное машпнострои -тельное предприятие". Для достижения этой цели решались следующие задачи:

опенка термодинамической прочности огнеупорных окислов по отношению к титану и выбор материалов литейных форм ;

исследование ЕзаимодеИствил титана с материалами формы и металлизационного покрытия в условиях вакуума ;

разработка и исследование свойств формовочных смесей на основе периклазовых порошков при нормальной и повышенных температурах обжига ;

разработка и внедрение в производство технологии изготовления периклазовых форм и эалштных покрытий ;

анализ титановых отливок номенклатуры ПО "Сеьмаипред -приятие", изготовленных по разработанным технологическим процессам.

Научная новизна. Разработаны новые формовочные смеси на основе периклазовых порошков, содержащих до 90/5 Н^О , и свя -эуюгдих силикатов, обеспечивающие при высокотемпературном об -миге получение огнеупорной керамики литейных форм и стержней, обладающих необходимой прочностью и пйниженной газотворностью при нагреве б вакууме.

Защищенные от прямого воздействия активного металла ме-таплизационными покрытиями из титана, обладающими геттерными свойствами, формы имеют повышенную инертность по отношению к огливкам.

Определены параметры технологических процессов изготоь-

ления литейных форм и нанесения занятных покрытий. Разработанные технологии и материмы отличаются экологической чистотой и доступностью для широкого промышленного внедрения.

На защиту выносятся следующие положения:

исследованием методом послойного анализа поверхностных слоев отливки н фор'ш в зоне контакта установлен процесс встречного массопереноса продуктов реакций через транше/ разт дела ;

геттерные свойства металлизационного титанового покрытия позволяют задержать основную часть оксидов газовой фрзы п процессе их транспортировки к отлигшз.

Благодаря этому титановые отливки с тожгпкой стенок до 1.0 - 12 мм не имеют твёрдого поверхностного слоя, склонного к трещинообразованню при нагрузках.

С помощью рентгеноструктурного, дифференциально-термического, термогравикегричэеного и петрографического нетодоп анализа установлен стадийный механизм формирования огнеупорного связующего в процессе обжига. В результате взаимодействия первичного связующего -силиката натрия с компонентами перик-лаэовой смеси в межзёренных прослойках образуются новые тугоплавкие материалы - форстерит и монтичеллит- Ct^Sí^ ' Установлен факт пластической деформации периклаэовмх форм с силикатным связующим под нагрузкой без разрушения в интер -вале температур от В80 до 1СЮ0 К.

Практическая ценность. Разработанная технология изготовления стеркней и форм, а также их запиты от прямого воздей -ствия жидкого титана иеталлизационнкм покрытием прошла щирокук» производственную проверку в ПО "Севмашпредприятне" и затем э

- & -

цеха титанового. литья Зеленодольского завода им. А Л1, Горького. В технологическом цикле производства титановых отлипли на от их предприятиях разработанные процессы являются основными. Процесс такие действует в цехе титанового литья Запорозского титано-магниевого комбината (Украина).

Результаты, полученные в диссертации, испольаопани при разработке технической и технологической документации: 0СТ5.9793-79; 0СТ5.9Э71-Ш; OCT5.93IU-80; 54.92-034-90 и 54.41-470-92.

Апробация работы. Основное солеряание рабогы дочоке;ю и обсувдено на научно-техническом совете ПО "Ссшмазпрецприлтие" (г. Северодвинск, 1991 г.); научно-технической конференции литейщиков КНР и СНГ (г. Харбин, КНР, 1592г.); сешшчре кафедры Теории и технологии литейных сплавов Саикт-п^герЗургс-кого ГТУ (г. Санкт-Петербург, Т993 г.).

Публикации. По результатам еыполиешик иссл-здопоа.-.и и теме диссертации имеется 12 публикации, в том число 5 авторских свидетельств ка изобретения.

Объём и структура работы, диссертация состоит иг; введения, четирех глав и основных выводов, изложена на 103 страницах машинописного текста, содержит 16 таблиц, 43 рисунка, список литературы состоит из С7 наименований.

П. ОСНОВНОЕ ССЭДЕРМШ РАБСУШ

Глава J. Состояние вопроса.

Длительность эксплуатации морских судов в автономном плавании определяется надо;люстыо и ресурсом их систем и механизмов. Использование в системах прочти и коррозионностой-

ких сплавов титана в значительной мере решает эту проблему.

Многочисленные детали систем - корпуса насосов, клапанов, элементов сварных трубопроводов и др. целесообразно изготовлять в литом исполнении.

В мировой практике ведутся интенсивные работы по поиску наиболее рациональных и конкурентноспособных технологий получения фасонных от-ливок из этих сплавов.

Принимал участие в этих работах и с целью постановки задач поиска, оценим состояние вопроса.

Ведущей областью применения изделий из сплавов титана за рубеяюм является аэро-космическая техника. Основные фирмы по производству отливок из этих сплавов находятся в СИЛ. Тонкостенные и ажурные отливки небольшой кассы изготовляются в графитовых формах, которые перед заливкой подвергаются коксованию и глубокой дегезации в вакуумных высокотемпературных почах. В совокупности с операцией травления технология Обеспечивает получение отливок требуемого качества без загрязнения их поверхностного слоя вредными примесями и охрупчивания.

Аналогичная технология применяется на авиационных завсдгх России. Производства и технология глубоко специализированы и обеспечены слояннм оборудованием для коксования и обкига форм ограниченных размеров.

Попытки организовать процесс изготовления уплотняемых графитовых форм для относительно крупного литья судового машиностроения без специального стрситгльства не увенчались успехом. При наличии оборота больших касс графпто-емоляной смз-си возникли нереааемые без больяих затрат проблемы загрязнены цеховых помещений графитовой пылью, атмосферы - фенолом, а

_ tí -

также проблемы взрывобеаопасноотп печей для обкига форм,

В свяь,-, с этим главный поиск, которому посвящена и настоящая раб i-a, бил направлен на разработку смесей и изготовление ф..-м из огиаупорпнх окислов.

Основными задачами этого поиска являются: оценка термодинамической прочности огнеупорных окислов по отношению .. титану и вибор материалов литейных форм;

.^сс/.-ловите взаимодействия титана с материалами форм и З'-мктного покрыгия в условиях вакуумной заливки ;

разработка ..¿следование свойств формовочных смесей па оскоьз паринлемовых порошков при нормальной и новмианпых теи-нгттурях обжига ;

разработка и ь... др&нне в производство т: пологий иэготоь-.т'01п:я перпклаооппх фо^м и з&^итн^х покрытий ;

анализ исменклсгурн титаиоьых отливок ПО "Севмашнрэдприя-тне", .¡аготи. .лемых по разработанным технологиям.,

Глава ii. Исследоыиние взаимодействия титана с атериэла"и форм и аа.штных покрытий.

Тциодеп-'Ч.-.оейп Наиболее прочными, в сравнении с окислами титана, явчлютсн окисли алючшi, циркония, магния, кадь-, ция, нЛ'рия , .'Opíiji. Оценка технологичности и доступности применения этих оиис.'ов, как основы литейных форм, в объёмах , исчисляемых тысячами тонн, остановила спои выбор на иронып -ленном високоошеугюрнсм материал». иериклазе, содержащем до 90'í M¡¡0 и являвдвыся продукте: р- зло^ения при облиго до 2100 К природного материал:, ••■агпезнтэ , содор-.:ацего

примеси мрамора C:l C0[¡ , окислов жеи' ia и других веществ.

;ут изготовления форм был выбран широко применяемый в литвином производстве Сб} - процесс, введение и формовочную смесь раствора силиката натрия (жидкого стекла) и последую -щая обработка форм углекислотой, сопровождается многочисленными экзотермическими реакциями образования гидратов и карбонатов, гидрофильных окислов магния, кальция и натрия, а пр". тепловой обработке до 1200 ¡С происходит непрерывное разло тонне этих векестп - Мо(и/')} при 770 * 870 К, Сл(ОН)л - 820 К, - 670*910 К, ''СкСС^ - 1183 К, УагС0, (сбда) способна плавиться без разложения, но, образуя с кремнезёмом силикаты, выделяет С0г в широком интервале температур.

Масс - спектрометрический анализ остаточных газов, отоб-ранних в вакууме при 1200 К от образцов перпклазовкх форм , обработанных при различных температурах, позволил установить, что они состоят только из двуокиси углерода и паров воды. Предельная температура обжига периклазовых форм - 1300 К, а также склонность к гидратации на воздухе, не позволяют полностью удалить эти газы из формовочной суеси.

Рассмотрение и анализ известных графиков свободных энергий системы

71-0 и расчёт значений интегральны* свободных энергий реакций тягана с компонентами гтерикляяовой формы, (Рнб. I), позволяют заключить, что при вчеокгд температурах титан хотя и реактивен к /К? 0 , но в значительно меньшей степени, чем к

Специально поставленное и описанные в работе эксперименты подтвердили превалирующую роль оксидной газовой ф;азы в загрязнении поверхности»« слоев металла титановой отливки и Нормировании так называемого слоя повьгиенной твёрдости.

Температура. I 'С 7М ино ш ггм

Рис. I. Значения интегральных свободных анергий реакций на границе раздела отливки' ( Тс ) с формой )

Послойное определение при помощи точных методов анализа содержания элементов в контактных зонах формы и отливки свидетельствует о сложном механизме встречного массоперенэса продуктов реакций в системе.

С одной стороны происходит глубокая дегезапия поверхностного слоя формы от СО} и О , уменьшение содержания окислов S/£> , /¿,<7, Са 0 „ ¡hO и накопление новой группы соединений Rn0n ( , h и др.), с другой, (Рис.2), обеэалюминивание поверхностного слоя отливки из сплава /5-3,5 ft и насыщение этого слоя элементами Енедрения - кислородом и водородом, а также (на меньиую глубину) элементом замещения -кремнием.

/raw ""/X '[И] ""'«»"¡"Э

-----. 1 1

/

5/

/

1 1

]

/

1/

• 'а

К,

-vv- .Г- <о **

* «^f «N w

к

Е-' О

о ж

к р.

си га о с

от

>1

л о

м

к р-

О!

а

я «

ю ГО

р*

ш с о о о а

о s о,

я) я CS .

ё о

о 5

2 а

г;

о

Р-

о >0'

1

Результатом этого взаимодействия является: образование на поверхности титановой отливки слоя повышенной твёрдости и разрушение высших окислов титана парами магния и кальция, пре дупреждающее образование пригара на отливках.

Применение разработанной по теме диссертации технологии металлизации периклазовых форм и стержней титаном, эффективно ограничивает развитие процессов на границе раздела металл-форма. Обладая геттерными свойствами, покрытие поглощает часть оксидных газов формы и позволяет получить отливки с толщинами стенок до 12 мм без твёрдого поверхностного слоя, склонного к трещинообразованию под воздействием, например, сварочных напряжений. При увеличении толщин отливок до 40 мм твёрдость и глубина слоя уменьшаются примерно в 2 раза. По мере дальнейшего увеличения масс и толщин отливок эффект химической защиты постепенно исчезает вследствие пересыщения ограниченного по массе слоя покрытия кислородом, потери его геттерных свойств и газопроницаемости, свойственной покры -тиям этого типа. Однако, эффект упрочнения поверхности формы сохраняется, что способствует многократному уменьшению количества дефектов в отливках и сокращению затрат на их ремонт.

Глава Ш. Разработка и исследование формовочных смесей на основе периклазовых порошков.

Для целей металлургической промышленности выпускаются многочисленные марки периклазовых порошков. Наибольший интерес представлял порошок марки "ПФ", содержащий наибольшее количество окиси магния и используемый для получения огнеу -порной прессованной керамики. Без специальной обработки влагой - процесса гидратации - порошок для изготовления керамики или уплотняемых форм с применением водных растворов связующего непригоден, т.к. при нагреве изделий гидратация активной составляющей смеси - окислов кальция и частично магния происходит с вьщелением больших количеств тепла и увеличением их

г 13 -

объёма. Возникающие при этом напряжения приводят к осыпаемости и разрушению уплотнённой смеси в начальный период нагрева' форм до температуры 420 К.

Использование предварительно гидратированных у поставщика (завод "Магнезит", г. Сатка Челябинской обл.) порошков пе-риклаза марки "ПФ" позволило получить при помощи Cßt- процесса и безопочной формовки формы и стержни отличного вида, которые при тепловой обработке сохраняли целостность до темпера туры В20 К, а затем внезапно разрушались.

Подробные исследования, выполненные в диссертационной работе, определили причины преждевременного разрушения форм, при нагреве. Порошок "ПФ" не содержит мелкозернистых фракций размером частиц 50 МЫК и менее. Образующиеся при нагреие си-, ликаты натрия ¿iSiO^vi AbjSijß в чистом виде не являются огнеупорными связующими и, расплавляясь з температурном интервале 820 ■} 680 К, полностью рэзупрочняют форму. После остывания осколки формы приобретают прочность выше первоначальной.

Введение в состав порошка марки "IIS" пылевидной составляющей того не состава, как показал петрографический анализ, первоначально чисто механически повышает вязкость силиката натрия, и, следовательно, предупреждает разупрочнение форм,в критическом интервале температур, а при дальнейшем нагреве способствует постепенному повышению их прочности.

Данные изменения прочности форм при нагреве показаны на рис. 3.

403

м тк

\ ч

I

4

tú

1

/

/ 3 Л \4, S

Л iS Л

ú

130 433 6Sú ш 03 ТенлеРапура, i/c/j¿/ma#u</, 'С

Рис. 3'. Прочность периклазовых форм при различных температурах. О - " ИФ " , & - " ШШВ " .

Маркой "ППЛ2" (порошок перикдазовый для литейных форм) обозначен периклаз, пригодный для приготовления качественных форм. Порошок содержит более 12% (по массе) впылевидной фракции, добавленной в основу - гидратированный периклаз марки "ИФ".

Как следует из рис. 3, повышение температуры нагрева форм от 900 - 1000 1С до 1200 - 1300 К приводит к повышению их прочности при этих температурах. Исследовании показали, что в этом интервале температур происходит формирование огнеупорной керамики связующих зёрна смеси прослоек. Термографическим, петрографическим и рентгеноструктурным анализом определены тепловые эффекты и строение вновь образующихся при обжиге веществ - магний-натриевого силиката • НдО■ 5/0г у форстерита ( 900 4 1000 К) и более тугоплавкого магний -кальциевого силиката - монтичеллита Со. £/ С^ (1000 - 1300 К).'

Свойства форм, изготовленных из исследуемых смесей, обоб-|ены в таблице и подтверждают установленные в работе закоио- • яерности.

Таблица'I. Свойства форм при нормальной температуре п ' зависимости от зернового состава смеси .

л* У1 п п. Хара ктеыс/пикО' АеРихлам^аго ость , МАО-' 'ОС:*,, ми

ма сжат и t на

Марго* Кол тесЛб Л>С) (Хденхп & СН/СЛ' сос/пое- /Н/И Яосле Су у К и ЛГ Яосле лига пп М0 "С Аосле }Х)'С Неси ,сх*га як х М, ПУХ 0/70'ОХ (оме ел»

/ тр № <5,3 <5,5 л„- /а. а Рсигуа. е~ие

г Й<р Л/ м/ «,з <0,4 'Л

J Яр о.о - К - -

4 (!ф _ Ш А« рАС.Ов <0

5 п$ 0,0 о, не з,е / - ,?.Г а,"

6 пдо $3 ияе ¡15 4*7 ¿У с,а

7 РПМР Ц6 о, не сс

г ЯПА<Р /9,0 № 23,3 цг 3,6 £,9 цз '

Примечание- Ъпнгнии ггкхнслегии сёойеуЩ / /•"

- -

При определении прочности исследуемой смеси на сжатие стэновлен факт пластической деформации форм иод нагрузкой в эком интервале температур 680 - 1000 К. При дальнейшем повп-;ении температуры нагрева форм этот эффект исчезает и о.браз-,ц вновь разрушаются хрупко.

Глава 1У. Внедрение технологии изготовления периклазовж форм в титано-литеПное производство ПО "Севмашпредприятие".

Номенклатура и назначение литых изделий.

Разработки, выполненные в диссертационной работе, поэвот или кардинально усовершенствовать технологию, состав обору--

дования и производство отливок из спчавов титана в ПО "Совт машпредприятие", Выпуск фасонного литья быт увеличен в несколько раз по сравнению с первоначальным проектным уровне;.!,

Производство оснащено укпкачъним вакуумно-заливочным оборудованием - две печи с ёмкостью тиглей но 130 кг и одна-500 кг (по сливу жидкого титана), .электротермическимоборудованием для высокотемпературного обаига першелаоовых форм и стержней и термической обработки отливок, смесеппиготопител!: ным и формовочным отделениями, участками газо-пламенпой не -таллизации форм и аргонно-дуговои сварки для ремонта отливок Выбивка отливок осуществляется на установке электрогидравлического удара типа "Искра-2" . В производстве предусмот рена регенерация и вторичное использование отходов титана для фасонного литья.

В схеме производственного процесса изготовления титановых отливок операции по подготовке формовочных периклазових смесей, формовка, обжигу, металлизации и др., наряду с плавкой, являются определяющими. Схема технологического процессг производства представлена на рис. 4.

Технологические Параметры операций регламентированы документацией, разработанной с учётом результатов исследовали! полученных в диссертационной работе:

Л. Межотраслевая и отраслевая документация ТУ 14-8-538-87. "Порошок Гдзриклазовый для литейных форм. Технические условия " ;

ОСТ 5.9793-79 "От'лчвки фасонные из сплавов марор ТЛ. Изгото! лекие отливо:: , ксрш:ичссм.х (Торгах.Типовой техиоле.пческ\У: процесс";

ОСТ 5.9071-Бй "Отливки фасонные из сплавов марок ТЛ. Об;.;'/.?, технические условия" ;

5.9818-80 "Отливки из сплавов типа ТЛ, Исправление дефек-)гз и сварка, отливок".

Пл.}П1ше ^ормонопли иятерньли

©Прпготонление формовочной сиесн

Г" Разработка nj.ien.jcn [

(3) техьологии

______]

I "Изгою». 1* ишг I

(4) ыоделшоЬ ссиаспн

|_ (яоле«>аий к^лшн'кт)

@1!">1 отивлест , _ н чержнен

© ^

• ЯГ ?0''Ц и

По»ут'ие титьпосли слитка (р п )

Металла !»пиа }-орн и стер.».чей

' 1 ■---

@ Сборка |ор«

' МбТАЛЛ'»

Подготовка лоиа

ь — 5 О С г.

© З.л

X

_ смеси м

ш'утресиг.к «олсетсй

06^и а питш

атипюи,

'Гшшшиие оперлнни

30 4110 ГШ II

контроля

Л; (>леыег.:8а очистка О' оттнсс». я юна — Терме.-(И1) oCpaiSon.ii ОТ1ПИ01.

I

(Го) ' Т»*""'"»« 1:0!!Тр0711 О'Г.'ШВОК. _ ^ппарка О*)) дефектов ч

_ - г-

Разделка лефеьтоа ' под эавирьу

Рис. «1 . С>:е'а тегнс^оп'чсского про"есса П?,0-ЛЗВС'!С?На ¿леенкего ЛРТЬЛ ИТ т/тан^гл еллйвов.

Б, Докумептац; л ПО "Севмашпредприятие" 54.92-664-90 "Инструкция на приготовление периклазовой рмовочиой смеси";

54.41-470-92 "Типовой технологический процесс на иэго-иление отливок из титановых сплавов марок ТЛ"„

Документация разработана совместно с ЦНИИ КМ "Прометей'1

|[ы а форм

- Ití -

и Зеленодольским заводом им. А.М.Горького.

Основная масса отливок из сплавов титана, изготовляем!« в ПО "Севмашпредприятие" используется в собственном произ -водстве для оснащения наиболее ответственных корабельных систем. Это трубопроводы питательной, забортной и пресной воды, спецсистемы высоких параметров главной энергетической установки и др.

Номенклатура отливок представлена десятками и сотнями наименований деталей корпусов клапанов различного назначения, корпусов фильтров, насосов, опреснительных установок, корпусов газовых захлопок, задвижек, кингстонов и др.

Отдельную номенклатуру отливок, изготовление которых освоило ПО "Севмашпредприятие'', представляют фасонные элементы сварных трубопроводов - колена, переходники, тройники,чет-верники, разветвители. В зонах сварки этих отливок с трубами дефекты, обнаруженные гам.маграфировашем, практически не допускаются.

Отливки из титановых сплавов отличаются повышенной вакуум - гидро-и пневмоплотностью и позволяют создавать надёжные и предельно-компактные системы и конструкции в затеснённых и насыщенных техникой помещениях кораблей. Плавные переходы в ответвлениях трубопроводов, которые могут быть выполнены тол! ico с помощью литых деталей, обеспечивают бесшумность работы гидросистем при высоких скоростях рабочей среды. Периодический. осмотр систем в процессе многолетней эксплуатации не обнаруживал признаков коррозии и разрушения. Системы работают безаварийно весь срок службы корабля вплоть до ег,о списания и утилизации.

Ш. Основные выводы.

I. Разработан технологический процесс изготовления ьи-

- 19 -

екм^гнеулоршдс ¿ог.п с защитным металлизационним покрытием фасонного литья сплавов титана.

..'.атериалы, используемые для изготовления форм -гшрнкла-ллше норзмки и связующие силикаты,, нетоксичны и доступны для прсмшлзнного применения.

2. Исследованиями взаимодействия периклазовой формы с л'лиы;ой из сплава Ъ 3,5/1ё в условиях вакуумной заливки установлен сложный процесс встречного маосоперенсса продук-гоз реакций через границу раздела металл-форуа.

Глубокая дегазация поверхностного слоя формы от С0г и 4.0 , уменьшение содержания оксидов % ,СаО и и на-¡ы.ливапие новой группы соединений £„0е,, шсличапщей окислы ■!!'.'а;;а, алюминия и железа, с одной стороны, и поглощение ти-•аиси кислорода и кремния с обезалюмпннванием поверхности 1ТЛ1ШКИ - с другой, характеризуют о^от процесс. Часть газо-юразицх веществ экстрагируется за пределы зоны взаиыодейст-!пя, резко пенная давление в печи (С02 , Н^О ), или конден-мруетсг з порах фор:.'ы и па металлических деталях заливочной пчерм (пары , иг).

3. Установлено, что при увеличении толщины п массы стилки, роль газовой фазы, содержащей активные к титану оксн-и //[0 и СО, , в формировании слоя повышенной твёрдости увенчивается. Вместе с тем, з отличие от других огнеупорных кпелов - //с^!?^, г.ериклаз (основа нэ образует на ооерхнэсти титановых отливок пригара. Составляющие пригаргв-ысшие окисли титана - в этом случае разрушаются активными зсстановнтелями - парами магния и кальция. ■

4. Наиболее эффективным и доступным материалом защитного зкрытия форм является титан, а способом нанесения- гаэо-пла-энная проволочная металлизация. Обладая геттерными свойства-I, покрытие титана толщиной 0,2 - 0,4 мм предупреждает обра-

зование склонного к трещшюобразованию слоя повышенной твёрдости на отливках с толщиной стенок до 12 мм, в 2 раза уменьшает твёрдость и глубину слоя на толщинах до 40 мм и в 3-5 раз сокращает количество дефектов, требующих механической разделки и аргонно-дуговой заварки.

Ь. Изучен комплекс свойств формовочных смесей на основе периклазовых порошков в интервале температур 300-1300 К. Определено, что для обеспечения технологически достаточного уровня прочности форм и стершей, получаемых способом безопоч-ной формовки по СОх - процессу, в сыром состоянии, а также в процессе их химической сушки, нагрева и обжига, исходные по -рошки должны содержать не менее 12% (по массе) пылевидных частиц размером менее ЬО мкм и не более 3,Ь% гидрофилоной окиси кальция. Содержание силикатного связующего -жидкого стекла модуля 2,0-2,2, плотностью 1,40-1,50 т/цЗ должно быть 12-15 % (по массе сверх 100£). Степень уплотнения смеси - по характеристике поверхностной прочности - не менее 85 единиц.

6. Процесс формирования огнеупорного связующего, определяющего прочность и качество стержней и форм, протекает при нагреве в несколько стадий и сопровождается переходом первичного относительно легкоплавкого силиката натрия в более вязкие и тугоплавкие связующие силикаты, обогащенные оксидами магния и кальция. Термографическим и рентгеноструктурным анализами определены тепловые эффекты и строение вновь образующихся при обжиге вешеств - форстерита ыонтичеллита

Са-Н^Щи Др.

7. Установлен факт пластической деформации форы под нагрузкой в интервале.температур 8Ё0 - 1000 К.

В., Выполненные разработки позволили организовать стабиль» нее промышленное производство титанового литья в ПО "Сеамаш-

предприятие".

Для насыщения систем и механизмов кораблей изготовляв ся сотни наименований отливок корпусов для клапанов, насосов, опреснительных установок, газовых захлопок, Фасонные злееен-гы свв.рных трубопроводов (бесфланцеоап арматура), детали отчего машиностроения.

Часть отливок поставляется на другие судостроительные лредприятие.

9. Результаты диссертации широко использованы при разработке технической (отраслевые стандарты) и технологической (типовые технологические процессы) документации.

10. Технические речения по теме диссертации защищены мтью авторскими свидетельствовами на'изобретения.

Основное содержание диссертации изложено в работах:

1. Участок фасонного литья из титановых сплавов (Балуев 1.И., Буталов Л.Б., Иеров Н.И., Полин И.В., Исаев А.С.,Соко-юв В.Т., Филин Ю.А.) Сборник "Титан" № 4, 1964 г.

2. Технология изготовления фас'онных отливок из титановых плавов (Соколов В.Т.) Сборник НТО Судпрома Архангельской бл., B-I7IÜ, i960 г.

3. Технология изготовления фасонного литья из титановых плавов (Балуев А,И., Буталов Л.В., Гайдай П.И., Соколов В.'Г, илин Ю.А.) Сборник "Вопросы судостроения", серия 7, выпуск (12) изд. Судостроение., 19^2 г.

4. Влияние металлизации магнезитовых форм на качество тливок из титановых сплавов (Буталов Л.В., Гайдай Л.В., эколов В.Т., Тихомиров A.B., Филин Ю.А.) Сборник Б-2424 ,

- 2275, изд. Судостроение, 1975 г.

5. Состояние и перспективы развития металлургического, эоизводства в объединении (Соколов В.Т.) Технология судостроения Гг 6, 1991 г.

— ¿.(L —

6. Технологические особенности изготовления фориоиочних и стержневых смесей для отливок из сплавов на основе вмеопи-реакционных металлов (Панова Т.Н., Соколов В.Т.) Сборник трудов -Научно-технической конференции литейщиков KiiP и СНГ. Ум;• бинский политехнический институт, КНР, 1992 г.

7. То же. На английском языке.

В. A.C. II09570 (СССР). Способ изготовления rpaif:гговы> тиглей для плавки титана (Кукконен Э., Соколов В.Т., Тихомиров -A.B., йнлин Ю.А.).

9. A.c. II87904 (СССР). Смесь для изготовления стержней при литье титановых сплавов (Кукконен Э., Соколов В.Т., Тихомиров A.B., Филин U.A.)

10. A.c. )? 1262832'(СССР). Способ электронно-лучевой ,заварки дефектов с помощью проплавки электранним лучом в

вакууме (Гринфельд P.A., Соколов В.Т.).

11. A.c. !i 794875 (СССР), металлизация рабочей поверхности форм и стержней при производстве .титанового литья. (Буталов 'Л.В., Соколов В.Т., Филин Ю.А.).

12. A.c. ).*= I3I4530 (СССР). Состав для покрытия литейных форм и стержней при производстве титанового литья (Кукконен

. Э., Соколов В.Т., Тихомиров A.B., еили'н ß.A;).