автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Разработка технологии изготовления чугунных отливок стеклоформ с повышенным эксплуатационным ресурсом

На правах рукописи

ЧИСТЯКОВ ДМИТРИЙ ГЕННАДЬЕВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЧУГУННЫХ ОТЛИВОК СТЕКЛОФОРМ С ПОВЫШЕННЫМ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМ РЕСУРСОМ

05.16.04 - Литейное производство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 7 ИЮЛ 2014

ТШГ2014

Нижний Новгород - 2014

005550659

005550659

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО "Нижегородский государственный технический университет им. P.E. Алексеева" (г. Нижний Новгород)

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Леушин Игорь Олегович

Официальные оппоненты: Косников Геннадий Александрович

доктор технических наук, профессор Национальный исследовательский университет "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет" (НИУ СПбГПУ) (г. Санкт-Петербург), профессор кафедры материалов, технологий и оборудования литейного производства

Панов Алексей Геннадьевич

кандидат технических наук, доцент

Набережночелнинский институт (филиал)

"Казанский (Приволжский) федеральный университет"

(КФУ) (г. Набережные Челны),

доцент кафедры материалов, технологий и качества

Ведущая организация ОАО 'т0рЬК0вский автомобильный завод" (ОАО ГАЗ)

(г. Нижний Новгород)

Защита состоится "10" октября 2014 г. в 13№ часов на заседании диссертационного совета Д 212.165.07 при ФГБОУ ВПО "Нижегородский государственный технический университет им. P.E. Алексеева" по адресу: 603950, ГСП-41. г. Нижний Новгород, ул. Минина, д. 24, корп. 1, ауд. 1258.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГБОУ ВПО "Нижегородский государственный технический университет им. P.E. Алексеева" http://www.nntu.ru/sites/default/files/file/dissertacii/2014/cistikov i g.pdf.

Автореферат разослан "10" июля 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Ульянов Владимир Андреевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Высокий рост потребительской активности населения сформировал массовый спрос на стеклянные изделия различного назначения. Основными заказчиками стеклянных изделий являются химическая, пищевая, фармацевтическая и косметическая промышленности, которые потребляют флаконы, пузырьки, банки, бутылки, графины, колбы и другую тару. Популярность полых стеклянных изделий связана с относительно невысокой их стоимостью, повышенной прочностью, способностью получения практически любой конфигурации и рециклингом сырья для производителей стеклянных изделий.

Для изготовления полых стеклянных изделий применяют металлические литые формовые комплекты. Формовой комплект представляет собой совокупность формообразующих элементов: поддон, стеклоформы (пресс-формы) и горловые кольца, как правило, имеющие особый класс точности и высокие показатели надежности эксплуатации. Однако при изготовлении фасонных стеклянных изделий крупными партиями (миллионы штук) стеклотарные заводы-производители сталкиваются с проблемой, связанной с постоянным выходом из строя ответственных узлов оборудования. Наибольшей дефектности в процессе эксплуатации стеклоформующей оснастки подвержены детали стекло-форм (пресс-формы), работающие в условиях циклических знакопеременных термомеханических нагрузок и изготавливаемые в большинстве случаев из чугуна. Применение чугуна в качестве материала для деталей стеклоформ обусловлено его эксплуатационными характеристиками: высокой прочностью, повышенной циклической вязкостью, возможностью регулирования теплофизическими и механическими свойствами за счет стабилизации химического состава и поведения структурных компонентов материала в процессе эксплуатации металлических изделий. Среди положительных сторон чугуна особое место занимают его литейные свойства: низкие линейная и объемная усадки при затвердевании отливок, а также высокая жидкотекучесть.

Главная проблема изготовления литых заготовок стеклоформ заключается в получении материала, отвечающего задачам функционирования готовых деталей, а именно в обеспечении высокой термостойкости контактных с расплавленным стеклом поверхностей, в повышенной теплопроводности формового комплекта, высокой прочности, ока-линостойкости, ростоустойчивости и возможности обрабатываемости резанием. Ввиду широкой гаммы требуемых свойств, большинство материалов деталей стеклоформ являются неспособными к высокоскоростной эксплуатации в течение длительного времени и выходят из строя уже после 200...400 тыс. выдержанных теплосмен.

Проблема повышения эксплуатационного ресурса деталей стеклоформ связана с одной из особенностей их работы - цикличностью процесса во времени с использованием принципа двойного выдувания стеклянного изделия и, соответственно, с применением двух стеклоформующих комплектов различной конфигурации (черновой и чистовой металлических форм). Помимо этого, значительное влияние на стойкость стеклоформующей оснастки оказывает стремление производителей тарного стекла уменьшить массу выпускаемых стеклянных изделий (сокращение толщины стенки), повысить скорость выпуска тары, при одновременном улучшении показателей качества выплавляемого стекла.

Решением проблемы повышения специальных свойств чугунов при высоких температурах занимались такие ведущие ученые, как Александров H.H., Бобро Ю.Г., Бунин К.П., Вдовин К.Н., Гиршович Г.Н., Гуляев Б.Б., Жуков A.A., Колокольцев В.М., Косни-ков Г.А., Кульбовский И.К., Ри Хосен, Рыжиков A.A., Худокормов Д.Н., Mayer Н., Riposan J. и другие, а взаимодействием расплавленного стекла и металлических конструкций — Аверченко П.А., Евстропьев К.С., Beerkens R.G.C., Mennig М. и другие. Осно-

вополагающие труды о взаимодействии стекла и металла - и физико-химическом влиянии их друг на друга - принадлежат таким ученым, как Tammann H.H., Davis K.M., Bruncker R., Avrami M. и другим. Однако до настоящего времени так и не удалось установить степень влияния расплавленного стекла на структуру и свойства чугуна, применяемого для металлических форм по выдуву стеклянных изделий, и определить закономерности выбраковки форм, изготовленных из такого материала.

В связи с этим актуальной научно-технической проблемой, представляющей значительный практический и научный интерес, является разработка малозатратной и достаточно просто реализуемой на отечественных предприятиях технологии изготовления отливок стеклоформ с комплексом свойств, которая позволяет изготовить из них детали с ресурсом эксплуатации выше ранее указанного уровня.

Область диссертационного исследования соответствует концепции федеральной целевой программы "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса РФ на 2014-2020 годы" (распоряжение от 02.05.2013 г. № 736-р), государственным программам "Развитие науки и технологий" Российской Федерации на 2013-2020 годы (распоряжение от 20.12.2012 г. № 2433-р) и "Развитие промышленности и повышение ее конкурентоспособности на период до 2020 года", подпрограмме "Металлургия" (распоряжение от 30.01.2013 г. № 91-р), перечню критических технологий РФ (распоряжение от 07.07.2011 г. №899). Работа отмечена Дипломом Ученого Совета Нижегородского государственного технического университета им. P.E. Алексеева по итогам конкурса за 2011 г. Материалы диссертации были представлены на конкурсе компании "ОПТЭК", проводимом в 2013/14 г. для получения грантов на выполнение научно-исследовательских работ, конкурсе на право получения грантов Нижегородской области в сфере науки, технологий и техники, проводимом Министерством промышленности и инноваций Нижегородской области в соответствии с Законом Нижегородской области от 01.02.2007 г. № 7-3 "О грантах Нижегородской области в сфере науки, технологий и техники" и Постановлением Правительства Нижегородской области от 03.04.2007 г. № 99 "О порядке предоставления грантов Нижегородской области в сфере науки, технологий и техники", конкурсе инновационных проектов "ТЕХНОСТАРТ" 2014 г. (Skolkovo Community) в номинации "Новые производственные технологии для машиностроения", программе "Участник молодежного научно-инновационного конкурса" (г. Нижний Новгород).

Цель диссертационного исследования - разработать варианты малозатратных технологий изготовления литых заготовок стеклоформ, позволяющих обеспечить повышенный ресурс эксплуатации готовых деталей и гарантировать долгосрочную работоспособность чугунных формовых комплектов по изготовлению стеклянной тары.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

- исследование особенностей эксплуатации деталей стеклоформ, определение их ключевых рабочих характеристик и установление факторов, выводящих их из строя;

- обзор и обобщение современных теоретических и экспериментально-промышленных данных в области изготовления деталей стеклоформ из чугунов различных фазового и химического составов;

- анализ жизненного цикла деталей стеклоформ и особенностей постоянной трансформации исходной (литой) структуры чугуна на основе экспериментальных и опытно-промышленных работ на ведущих предприятиях-изготовителях формовой оснастки;

- выявление влияния легирования, модифицирования, вариантов технических схем заливки и затвердевания расплава чугуна на структурообразование отливок и изменение комплекса их свойств;

- исследование формирования структуры деталей стеклоформ на основе компьютерного

моделирования процессов кристаллизации и эксплуатации чугунов;

- установление особенностей структурообразования чугуна в зависимости от интенсивности теплообмена между отливкой и формой;

- разработка на основе результатов исследования ряда технологий изготовления заготовок стеклоформ, позволяющих повысить эксплуатационный ресурс формовых комплектов;

- внедрение результатов исследований в действующее производство.

Объектом исследования является технология производства литых заготовок стеклоформ, из которых изготавливаются детали, испытывающие предельные нагрузки в составе формового комплекта и подвергающиеся наиболее частой замене и ремонту, а предметом исследования - процессы формирования структуры материала отливок. Научная новизна работы:

- разработаны физическая и компьютерная модели процессов эксплуатации деталей стеклоформ, а также математическая модель процесса износа формовых комплектов и их выхода из строя, позволяющие прогнозировать стойкость деталей в зависимости от структуризации чугуна, показателей его теплопроводности и электрического сопротивления;

- разработана поэтапная прогностическая структурная детерминированная модель жизненного цикла деталей стеклоформ, отражающая степень трансформации структурных компонентов чугуна и включающая в себя процессы формирования его литой структуры, изменения структурного состояния в результате термической обработки чугуна, искажения его структуры в процессе упрочнения поверхностных слоев детали и изменчивости структуры при эксплуатации формового комплекта;

- установлено влияние скоростей затвердевания отливок стеклоформ на структурообра-зование чугуна в форме регрессионной зависимости, позволяющей использовать металлические холодильники различных размеров и масс в зависимости от функциональных особенностей применения деталей стеклоформ;

- выявлены и научно обоснованы особенности феррито- и графитообразования в чугу-нах при интенсификации процесса теплообмена между отливкой и формой, связанные с преобладанием ферритной металлической основы и графитных включений в теле отливки при заданных параметрах ее затвердевания - скорости кристаллизации, склонности элементного состава чугуна к отбелу, морфологии графита;

- выявлена количественная связь электрического сопротивления материала стеклофор-мы с величиной эксплуатационного ресурса будущих деталей, позволяющая прогнозировать стойкость формовых комплектов и контролировать их ремонтопригодность в оперативном режиме заводских условий;

- разработаны схемы модифицирования расплава чугуна и заливки форм, позволяющие обеспечить дифференцированную структуру заготовок стеклоформ, то есть структуру чугуна, отличающуюся формированием заданной морфологии графита - пластинчатой, вермикулярной или шаровидной - в различных слоях литой заготовки и обеспечивающую высокую термоокалиностойкость рабочему слою детали и более высокую эквивалентную теплопроводность формового комплекта в целом.

Практическая значимость и реализация результатов работы:

- разработана и внедрена в действующее производство ООО "MOLD TECH" (г. Муром, Владимирская обл.) технология изготовления отливок с дифференцированной структурой литья (формируемой специальным двухэтапным способом заливки чугуна с модифицированным и немодифицированным чугунами), позволившая увеличить термостойкость материала на 100...200%, а эксплуатационную стойкость деталей стеклоформ с 0,2. ..0,4 млн теплосмен до 0,6. ..1,0 млн;

- разработана и прошла промышленное опробование на ОАО "Литейно-механический завод" (г. Семенов, Нижегородская обл.), технология изготовления отливок с дифференцированной структурой литья, основанная на создании различной морфологии графита в металлической основе чугуна при послойном формировании литой заготовки за счет регулирования скорости затвердевания чугуна, навески применяемых модификаторов, химического состава чугуна;

- разработана технология, позволяющая провести операции модифицирования чугуна и заливки расплава таким образом, чтобы обеспечить достаточную графитизацию сферо-литов для получения термоокалиностойкой структуры в пределах рабочего слоя заготовки;

- разработана методика оперативного контроля эксплуатационной стойкости деталей стеклоформ, основанная на измерении показателей электрического сопротивления материала формовых комплектов (как для уже введенных в эксплуатацию деталей, так и для вновь установленных), регулирующая уровень износа материала, предельный ресурс эксплуатации и ремонтопригодность;

- экономический эффект от внедрения технологии изготовления отливок стеклоформ с дифференцированной структурой литья составил 408 ООО руб./1000 отливок.

На защиту выносятся следующие положения:

- результаты исследований физических и химических процессов износа деталей стеклоформ, выходящих из строя по различным механизмам образования эксплуатационных дефектов;

- экспериментальные данные о трансформации структуры чугуна в процессе основных этапов жизненного цикла металлического изделия;

- результаты исследований процессов структурообразования чугунов с различной морфологией графита в зависимости от легирующего комплекса, дозирования модификатором и условий затвердевания чугуна;

- процессы феррито- и графитообразования в чугунах при интенсификации теплообмена между отливкой и формой;

- результаты исследования электрического сопротивления материала деталей, по данным которого производится оценка термической усталости чугуна и перспективности его использования;

- данные о влиянии дифференциации структуры (соотношения графитовых включений различной морфологии по сечению детали) на теплофизические и эксплуатационные характеристики формовых комплектов;

- результаты исследования степени модифицирования чугуна в зависимости от выбора применяемых сфероидизирующих модификаторов отечественного производства и способа растворения модификатора в расплаве;

- технологические процессы формирования слоистой (дифференцированной) структуры заготовок стеклоформ с различным соотношением форм графитовых включений.

Основные отличия работы автора от работ предшественников:

- разработана детерминированная физико-химическая модель износа материала чугунных стеклоформ в процессе их эксплуатации, описывающая механизм разнородного нарушения структуры поверхностных слоев деталей;

- взамен моносплавного материала, типа ЧВГ, для деталей стеклоформ предлагается применять чугун с дифференцированной структурой типа "ЧШГ—►ЧВГ—»СЧПГ", позволяющей интенсифицировать отдачу излишек тепловой энергии при повышенной термостойкости рабочего слоя детали;

- из технологического процесса изготовления деталей стеклоформ исключены операции упрочнения рабочих кромок и формообразующих поверхностей, без снижения вырабатываемого ими эксплуатационного ресурса.

Достоверность результатов обеспечивалась использованием высокоточного современного оборудования и приборов, методов и методик исследований, соответствующих действующим стандартам.

Эмпирический материал диссертации базируется на исследовании свойств более 30 формовых комплектов (как отечественного, так и зарубежного изготовления), проведении свыше 40 плавок, с получением более 140 экспериментальных отливок стеклоформ.

Личный вклад автора. В диссертационную работу вошли результаты теоретических и экспериментальных исследований, выполненных автором. Автору принадлежат: анализ литературных и экспериментально-промышленных данных в области изготовления деталей чугунных стеклоформ; выявление особенностей эксплуатации формовых комплектов и причин выхода их из строя; выбор цель и постановка задач исследования; разработка моделей трансформации структуры чугуна в процессе жизненного цикла детали и методики определения ресурсоспособности изготовленных деталей; разработка схемы модифицирования и технологий заливки чугуна с целью регулирования соотношения форм графитовых включений, присутствующих в отливке. Автор принимал участие в апробации разработанных методик, в промышленном опробовании и внедрении технологий в действующие производства региона.

Благодарности. Автор выражает благодарность доценту кафедры "Машиностроительные технологические комплексы" Зиновьеву Ю.А. за консультации и предоставленные информационные материалы, сотрудникам Нижегородского государственного технического университета, ОАО ННИИММ "Прометей" (г. Нижний Новгород) и ОАО "ЛМЗ" (г. Семенов), оказавшим помощь при подготовке диссертации.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на IX и X Международной научно-практической конференции "Литейное производство сегодня и завтра" (г. Санкт-Петербург, 2012-2014 гг.); X Международной научно-технической конференции "Современные металлические материалы и технологии" (г. Санкт-Петербург, 2013 г.); XI Съезде литейщиков России (г. Екатеринбург, 2013 г.); Всероссийской молодежной научной конференции "Актуальные проблемы разработки и применения новых материалов и технологий" (г. Саратов, 2013 г.); VII Международной научно-практической конференции "Прогрессивные литейные технологии" (г. Москва, 2013 г.); Научно-технической конференции с международным участием "Литые материалы и ресурсосберегающие технологии" (г. Владимир, 2013 г.), XIII Международной молодежной научно-технической конференции "Будущее технической науки" (г. Нижний Новгород, 2014 г.).

Публикации. Результаты диссертационной работы отражены в 23 публикациях в виде статей в рецензируемых журналах и материалах конференций, в том числе 9 - в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ для публикации трудов соискателей ученых степеней. По результатам работы получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ "Расчет эксплуатационной стойкости стеклоформ" № 2014613418, подана заявка на патент на изобретение "Способ изготовления отливок из чугуна".

Объем и структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем диссертации составляет 245 страниц машинописного текста, 90 рисунков и 40 таблиц. Список литературы включает 217 источников. Объем приложений составляет 26 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении работы обоснована актуальность темы диссертации и необходимость решения проблемы повышения эксплуатационной стойкости деталей стеклоформующей

оснастки, определены цели и задачи работы, сформулированы научная новизна, основные отличия работы автора от работ предшественников, практическая значимость полученных результатов и их реализация.

детали (60... 140 капель/мин) наиболее нагруженным является ее поверхностный рабочий слой толщиной 10...15 мм, контактирующий с расплавленным стеклом. Данный слой, во-первых, испытывает значительный тепловой удар при выдуве стеклянного изделия, и, во-вторых, подвержен механическому, термическому и химическому воздействию стекломассы, что вызывает в данной зоне детали сложное напряженно-деформированное состояние. В этом слое наблюдается максимальный температурный перепад по толщине стенки детали, а интенсивность теплового удара может достигать 220...270 °С/(мм-с). За счет этого происходит накопление пластической деформации и исчерпание запаса пластичности материала.

В основной части раздела сформулированы подходы решения проблемы высокоскоростного износа чугунных деталей под действием высоких температур, предложенные такими учеными, как Баландиным Ю.Ф., Барановым A.A., Биргером И.А., Бочваром A.A., Викельманом А., Дульневым P.A., Конобеевским С.Т., Котовым П.И., Туляковым Г.А., Coffin L.F., Manson S.S. и другими. Проанализированы способы повышения эксплуатационной циклической стойкости чугуна как путем его легировании различными элементами, так и за счет формирования структуры чугуна с различной морфологией графита.

Установлено, что не существует универсальной технологии изготовления заготовок формовых комплектов, а основными материалами деталей являются низколегированный серый чугун с пластинчатым графитом (СЧПГ), применяемый для деталей, работающих в условиях температур до 850 °С, и низколегированный чугун с вермикулярной формой графита (ЧВГ), применяемый в основном для деталей, работающих до 550 °С. Рассмотрены производственные режимы изготовления деталей стеклоформ. Определено, что технологический ряд изготовления формовой оснастки имеет следующее представление: получение высококачественных литых заготовок —► улучшение структуры литья посредством термической обработки (ТО) отливок —► механическая обработка заготовок с улучшенной структурой —» упрочнение рабочих кромок и (или) формообразующих поверхностей готовой детали. При изготовлении отливки стеклоформы применяется метод литья чугуна на металлический холодильник (MX) массой 15... 16 кг, помещаемый в нижнюю песчаную полуформу. Холодильник в контакте с горячим расплавом создает на отливке отбеленный слой на глубину 10...15 мм и переходную область "отбел— графитизированный чугун"-до 35...40 мм (рисунок 1, б).

В первой главе проведен анализ условий эксплуатации деталей стеклоформ (рисунок 1, а), рассмотрены особенности работы стеклодувных машин для изготовления стеклянной тары и выявлены основные причины разрушения материала данных деталей.

а)

Рисунок 1. Деталь стеклоформы: а - общий вид детали; б - металлический холодильник

По результатам анализа условий эксплуатации стек-лоформующей оснастки установлено, что при высокоскоростном режиме эксплуатации

Во второй главе описаны методики проведения исследований чугунов, приведены результаты экспериментальных исследований жизненного цикла (ЖЦ) деталей стекло-форм предприятии ООО "MOLD TECH" и ООО "Мехсервис" (Владимирская обл.), в ходе которого анализировалось состояние исходной (литой) структуры чугуна, уровень ее изменчивости в результате проведения последующей ТО, нарушение заданного структурного состояния после упрочнения поверхностных слоев детали методом газовой наплавки и трансформации структуры чугуна в процессе эксплуатации формового комплекта (рисунок 2).

Проведенный мониторинг стеклотарных промышленных отечественных и зарубежных заводов (ОАО "Красное Эхо", Владимирская обл.; ОАО "Свет", республика Удмуртия; ОАО "Березичский стекольный завод", Калужская обл.; ООО "Каменский стекло-тарный завод", Ростовская обл.; ОАО "Буньковский экспериментальный завод", Московская обл.; "BRK", Великобритания) показал, что основными причинами выхода из строя деталей стеклоформ являются: рост чугуна и, как следствие, выкрашивание графитовой фазы (с рабочих поверхностей стеклоформы), и её выгорание под действием высоких температур, что, в конечном счете, обуславливает появление рельефностей на выпускаемых стеклянных изделиях; возникают микротрещины в зонах максимального теплового удара, затрудняющие съем готового стеклоизделия с формового комплекта и приводящие к появлению дефектов в виде приливов на изготовленной стеклянной таре; происходит окисление поверхностных слоев, провоцирующее искажение геометрии стеклоформующего комплекта и усиливающее процесс адгезии между расплавленньш стеклом и стенками металлической формы, это приводит к увеличению силы трения на границе "расплавленное стекло-деталь", создающей ускоренный абразивный износ контактных поверхностей.

Рисунок 2. Трансформация структуры чугуна в процессе ЖЦ стеклоформы, х 100: а - литая; б - после ТО; в - после упрочнения; г - после эксплуатации (300 тыс. теплосмен)

Выявлено, что процесс эксплуатации деталей стеклоформ (и рост числа повреждений) насчитывает 3 условных этапа: 1-ый — приработка деталей стеклоформ к процессу выдува стеклянных изделий (когда формовой комплект начинает работать "вхолодную" и формируется значительный градиент температур по сечению формы, достигающий 400 °С/(мм-с) в начальный момент и -250 °С/(мм-с) в последующем, в результате которого на рабочих поверхностях формируются преимущественно дефекты типа трещин разгара, пригар смазочных веществ и стеклянных "капель", идентифицируемые на производстве как "непрогрев"); 2-ой — эксплуатация формового комплекта "на горячую" (когда устанавливается постоянный циклический температурный режим работы деталей, а повреждения стеклоформ носят характер незначительных искажений структуры, и образования дефектов типа заусенцев и царапин на рабочих поверхностях, которые легко устраняются в условиях стеклотарного производства и идентифицируются на производстве как "рабочие дефекты"); 3-ий - выработка формового комплекта (когда происходит износ внутренних поверхностей, выкрашивание графитовых включений с форми-

- а» ъ. v

тгчеаный гоайит! C3tS£-.\r"4 ft Jt* I7J

рованием дефекта типа "апельсиновая корка", коробление формы вследствие необратимых структурных изменений чугуна, и такие формы идентифицируются на производстве как "сгоревшие").

Исследования показали, что исключение из технологического цикла изготовления стеклоформ операции упрочнения деталей (за счет формирования рабочего слоя с высокой прочностью-300...350 МПа и поверхностной твердостью - 200...250 НВ) устраняет возможность искажения структуры поверхностных слоев чугуна. Проведенная в главе оценка механических свойств чугуна (твердость, предел прочности) на различных этапах ЖЦ деталей стеклоформ показала, что критическим фактором, способствующим трансформации структуры чугуна (и соответственно изменению ключевых свойств материала в целом), является аномальная форма графита (междендритный, точечный и розеточный) (рисунок 3), присутствующая уже в литом состоянии и формирующая в будущем "искаженную" структуру с высокой степенью концентрации напряжений на последующих этапах ЖЦ формового комплекта.

В результате твердость чугуна в местах ударных нагрузок в процессе ЖЦ падает с 30...40 ниже 19 HRC, а поверхностная твердость - с 350 (отливка) до 150 НВ. Критическим состоянием эксплуатации деталей является интенсивное трещинообразование (рисунок 4).

грунтурно-гяобпдный МГМЙКТИТ!

Г~ -г^сж л- -Л 'Ж . Т>'б) Рисунок 3. Микроструктура литого чугуна для стеклоформ: а - междендритный графит [нетравлено], х250; б - структурно-свободный цементит [травлено ниталом], х250

'Л та

Ш* лSaKvift

ШШш

в) г)

Рисунок 4. Микроструктура при эксплуатации чугуна: а - СЧПГ перед эксплуатацией, [травлено ниталом]; б - СЧПГ после 0,3 млн термоциклов,х 100 [травлено ниталом]; в -перед эксплуатацией,х 100 [не травлено]; г -ЧШГ после 0,55 млн термоциклов, хЮО [травлено ниталом]

хЮО ЧШГ

По результатам исследований термической стойкости деталей стеклоформ для них определен режим ТО, позволяющий наиболее полно графитизировать чугун (удалить структурно-свободный цементит) и ферритизировать его металлическую основу: выдержка в течение 2 ч при 950 °С + выдержка - 3 ч при 700 °С. Сформулированы пути повышения эксплуатационной стойкости деталей чугунных стеклоформ.

В третьей главе дается решение проблемы повышения эксплуатационной стойкости деталей стеклоформ за счет формирования дифференцированной структуры в заготовках стеклоформ.

Определены приоритеты формирования структур по сечению отливки. Зона рабочего слоя стеклоформы на глубину до 10...15 мм должна содержать в структуре мелкий однородный графит (размером не более 15...20 мкм), компактной формы (максимальной

сфероидизации), обладающий высокой степенью защищенности от истирания, выкрашивания и имеющий наименьшую склонность чугуна к формированию внутренних напряжений. Зона переходного слоя стеклоформы на глубине 15...40 мм, отвечающая за конструкционную прочность детали, должна иметь в структуре крупные включения вермикулярного графита (размером до 120 мкм), обладающие низкой склонностью гра-фитизации, повышенной теплопроводностью и высокой термостойкостью. Зона наружного слоя стеклоформы на глубину более 40 мм, отвечающая за интенсивность отвода тепловой энергии в окружающую среду цеха стеклотарного завода, должна иметь самую высокую теплопроводность — содержать в структуре крупные включения графита пластинчатой формы (размером более 120 мкм). Металлической основой для чугуна должен служить легированный кремнеферрит, обладающий высокой теплопроводностью и высокими показателями прочности и твердости. Эквивалентная аддитивная теплопроводность чугуна по сечению чернового формового комплекта должна составлять не менее 40 Вт/м-град.

По результатам исследований установлено, что формирование дифференцированной структуры литья, отличающейся гетерогенностью строения по сечению отливки и гомогенностью - в пределах определенного слоя, является возможным при регулировании ключевых факторов формирования химического и фазового составов заготовки, а именно: 1. Легирования чугуна кремнием, соединения которого с железом обеспечивают повышение прочности и твердости феррита, а также высокую степень графитизации чугуна; при этом наибольший эффект достигается путем легирования чугуна 4,5...5% Si; дозировка чугуна алюминием в количестве более 0,1% приводит к повышенной пористости заготовок; низкое содержание Cr, Ni, Мп позволяет устранить карбидообразо-вание в отливке при сохранении окалиностойкости детали. 2. Модифицирования чугуна по sandwich-процессу с применением трехслойной загрузки модификатора в реакционный карман литейного ковша (в последовательности: глобуляризатор-графитизатор-стальная сечка, и применении прединокулирующего модификатора) с дозированием 0,5...0,6% ФСМг7 (или 0,4....0,45% Сферомаг™ 700), обеспечивает формирование дифференцированной структуры литья - ЧШГ—>ЧВГ; при дозировании расплава чугуна 0,45...0,5% ФСМг7, в отливке в порциях металла, затвердевающих в последнюю очередь, формируются графитовые включения пластинчатой формы. 3. Направленного затвердевания отливки, обеспечивающего формирование преимущественно ферритной металлической основы (с количеством перлита 8... 10%) и графитовых включений ориентированных в направлении теплоотвода размерами 8... 10 мкм в пределах рабочего слоя заготовки (на глубину до 15 мм), 25...45 мкм в переходном слое (на глубине 15...40 мм) и крупных включений 45... 120 мкм в наружном слое. Нанесение на MX литейной краски, содержащей элементы-ферритизаторы - Si, Ва, Ca, Sr - способствует графитизации чугуна и формированию преимущественно его ферритной металлической основы в границах рабочего слоя отливки.

При помощи компьютерного моделирования процессов затвердевания чугуна и формирования его отдельных структурных составляющих в программе Magma Soft V5 исследованы процессы направленной кристаллизации рабочих слоев заготовок с определением требуемых условий: формированием металлической основы чугуна в литом состоянии - более 50% феррита, зернистость Nodule Count 200...300 ед./мм2, количества графитовых включений 280...400 ед./мм2, цементита - менее 4%. Данные условия соблюдаются при применении металлических холодильников в массовом соотношении к получаемой отливке 1:4 и нанесенной на них краской теплопроводностью~0,3 Вт/м-град.

На практике реализация условий затвердевания производилась в условиях ООО "MOLD TECH" при применении сухих, влажных и металлических стержней различной

массы. Получены чугуны с различной формой графита и металлической основой. Определены скорости затвердевания чугуна в зависимости от интенсивности теплообмена между отливкой и формой. Исследована металлическая основа отливок, полученных при различных скоростях затвердевания чугуна (рисунок 5).

Установлено, что направленное структу-рообразование чугуна, помимо регулирования состояния графитовых включений, позволяет контролировать количество, форму и размеры цементитной фазы чугуна. Определено, что ее содержание {у, %) в чугуне изменяется по обратной экспоненциальной зависимости в направлении от контактной с MX кромки до наружной поверхности отливки -х, мм:

у = 68,272е"0,044* (R2 = 0,9434) . (1) Проведена математическая обработка результатов экспериментов по исследованию графитизации чугунов, усваиваемости глобу-ляризирующих модификаторов и влиянию скорости затвердевания на структуру детали. На основании ПФЭ с исходной матрицей планирования 23, при значимых факторах -степень ферритизации металлической основы (гД 0...100%, степень глобуляризации графитовых включений (z^), 0...100%, степень измельченности графитовых включений (величина зерна графита) в рабочем слое (zj), 10... 120 мкм, определено уравнение регрессии, где у — ресурс эксплуатационной стойкости деталей чугунных стеклоформ, тыс. теплосмен:

у = 388,75 + 51,25-^^ - 77,08^^ + 27,92(-^—. (2)

50 55 50 55 к '

В четвертой главе приведены основные схемы формирования дифференцированной структуры в литых заготовках стеклоформ на основании легирования чугуна эле-ментами-графитизаторами (Si, Ва, Sr, Ca), схемы направленного затвердевания отливок (со скоростью -0,26 мм/с), степени дозирования расплава модификатором (0,45% Сфе-ромаг™ 700, либо 0,45% ФСМг7) и специальных способов заливки форм (разливка из двух ковшей — с модифицированным чугуном и без модификатора). На базе предприятий ООО "MOLD TECH" (г. Муром) и ОАО "ЛМЗ" (г. Семенов) в производственных условиях осуществлены схемы опробования данных технологий.

По результатам исследований разработаны два варианта технологии изготовления заготовок стеклоформ, включающие в себя изготовление отливки с расположением структурных компонентов чугуна, образующих слоистую структуру типа ЧШГ-ЧВГ-СЧПГ, и формирование требуемых свойств деталей: рабочий слой - высокая механическая прочность, высокая термо- и окалиностойкость, низкая степень трансформации структуры, высокая полируемость и обрабатываемость резаньем; переходный слой -высокая конструкционная прочность и повышенная теплопроводность; наружный слой — самая высокая теплопроводность чугуна. Первый вариант - обеспечение определенного скоростного режима затвердевания отливки - прибыльная часть отливки затвердевает в условиях, благоприятствующих формированию пластинчатой формы графитовых включений (потеря эффекта сфероидизации графита, связанного с уменьшением поверхностного натяжения на границе "графит-расплав"), в отличие от рабочего слоя, затвердевающего в течение первых 0,5...2 с после заливки в контакте с металлическим

10 20 30 40 _Глубьча расчета, мм

В Металлический стержень I 0 Сырой песчаный стержень I □ Сухой песчаный стержень

Рисунок 5. Результаты исследования скоростей затвердевания отливок

холодильником (рисунок 6). Второй вариант — обеспечение различной морфологии графита в отливке специальным способом заливки форм, модифицированным и немодифи-цированным чугунами - послойного формирования структуры (рисунок 7).

Размер екпоче**« графита

ВГр1 ВГр2 ВГрЗ ВГр4 ВГр5 Распределен«« включений графита

а) б) в)

Рисунок 6. Микроструктура чугуна, форма, размер и распределение включений графита на глубине, х500 [травлено ниталом]: а — до 10 мм, б — 15...35 мм, в-40...50 мм

Расчетная эквивалентная теплопроводность чугуна с дифференцированной структурой типа ЧШГ-ЧВГ-СЧПГ по сечению детали стеклоформы составила 42,19 Вт/м •град. Температурные перепады через слои детали составили ¿//=287,55 °С, <5/^=222,19 °С и ¿0=80,26 °С, для слоев с ЧШГ, ЧВГ и СЧПГ соответственно.

С целью прогнозирования эксплуатационного ресурса деталей чугунных стеклоформ измерено электрическое сопротивление материала с различной морфологией графита и установлен предельный эксплуатационный ресурс деталей. По результатам экспериментов выявлены регрессионные зависимости. Выявлено, что чугуны типа ЧШГ-ЧВГ-СЧПГ и СЧПГ имеют наибольшую эксплуатационную стойкость - при применении в качестве черновых формовых комплектов - и наименьший прирост электрического сопротивления с ростом числа теплосмен.

б)

Рисунок 7. Микроструктура деталей стеклоформ на глубине, х500 [травлено ниталом]: а-до 10 мм, 6-50 мм

Разработана методика оценки эксплуатационной стойкости деталей стеклоформ по величине измеренного электрического сопротивления материала.

В пятой главе сформулированы организационно-технические мероприятия по внедрению разработанной технологии в действующее производство, проведен анализ экономико-статистических показателей заводов-изготовителей деталей стеклоформ, дана экономическая оценка эффективности использования разработанной технологии на основе методов экспертной технической оценки и позатратного метода расчета. Обозначены перспективы применения чугунных деталей стеклоформ с дифференцированной структурой литья взамен стальных, эксплуатирующихся при знакопеременных термоциклических нагрузках. По результатам экспериментов установлено, что эксплуатационная стойкость деталей стеклоформ с дифференцированной структурой выросла с 0,2...0,4 млн до 0,6...0,8 млн теплосмен для деталей черновых формовых комплектов (по сравнению с базовыми чугунами предприятий ООО "Мехсервис" (г. Гусь-Хрустальный) и ООО "MOLD TECH" (г. Муром)), и до 0,7... 1,0 млн - для чистовых формовых комплектов. После достижения заданного числа термоциклов износ деталей составил более 1 мм на сторону, а на рабочей поверхности образовался дефект типа "апельсиновая корка" с шероховатостью Ra более 0,80 мм (рисунок 8).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Изучение особенностей эксплуатации деталей стеклоформ, показало, что формовые комплекты работают под действием: статических и динамических нагрузок, термоциклических нагрузок, контакта и течения технической смазки, расплавленной стеклянной массы по формообразующим стеклоизделие стенкам металлоформы. Основной причиной их разрушения на производственных линиях по выдуву стеклянной тары является термоциклическое воздействие расплавленного стекла на стенки деталей в сочетании с абразивным износом. В результате воздействия расплавленного стекла на стенки формы происходит выбраковка деталей по следующим основным причинам: формирование дефекта типа "апельсиновая корка" (в —40% случаев), нарушение сплошности формообразующих поверхностей (в ~25% случаев), окисление рабочих поверхностей (в ~25% случаев), разрушение рабочих кромок (в -9% случаев).

2. Анализ современных теоретических и экспериментально-промышленных данных в области изготовления стеклоформующей оснастки выявил, что основным материалом для деталей данного типа является чугун. При этом для деталей черновых формовых комплектов применяется преимущественно СЧПГ, комплексно легированный широким спектром элементов, а для деталей чистовых формовых комплектов - преимущественно ЧВГ, реже - ЧШГ.

3. Анализ материала деталей стеклоформ на различных этапах их изготовления и эксплуатации показал интенсивную трансформацию структуры чугуны в процессе всего жизненного цикла изделия, что приводит к декарбидизации структуры и ферритизации ее металлической основы, коалесценции графитовых включений и, в конечном счете, к снижению твердости чугуна в пределах рабочего слоя с 45...50 HRC до 15...19 HRC, а поверхностной твердости - с 350 HB (отливка) до 150 HB.

4. На основе компьютерного моделирования процессов затвердевания отливок стеклоформ в контакте с металлическими холодильниками при контроле образования феррит-

Рисунок 8. Макроструктура дефектной детали стеклоформы, х12

ной и/или перлитной металлической основы чугуна и отслеживания образования первичных кристаллов графита и цементита установлено, что наиболее выгодная структура, с точки зрения повышения термо- и окалиностойкости литой детали, образуется посредством литья расплава на металлический холодильник с соотношением масс 1/4 (металлический холодильник/отливка). При этом нанесение литейной краски, содержащей Sr, Ва, Са и Si на металлический холодильник способствует сохранению мелкозернистой структуры литья при снижении в поверхностном слое общего числа цементита и цементита ледебурита. Структура такого чугуна отличается высокой гетерогенностью строения по сечению отливки (на глубину до 7...8 мм присутствует включения структурно-свободного цементита литья, без ледебурита; на глубину до 35 мм-феррит-перлитная металлическая основа чугуна; на глубину более 35 мм-ферритная металлическая основа).

5. Определен ряд регрессионных зависимостей, позволяющих установить содержание цементита и цементита ледебурита в структуре литья в зависимости от скорости затвердевания чугуна (массы применяемых металлических холодильников), а также эксплуатационный ресурс деталей стеклоформ в зависимости от степени ферритизации металлической основы, шаровидности графитовых включений и степени их измельченности в пределах рабочего слоя. Установлено, что применение сухих песчаных стержней обеспечивает скорость затвердевания чугуна в процессе его затвердевания в пределах 4,1...22,3 мм/с с формированием поверхностной твердости отливок в рабочей зоне — 221...240 НВ, в наружной зоне - 198...205 НВ. Применение сырых песчаных стержней обеспечивает скорость затвердевания чугуна в пределах 6,8...47,0 мм/мин и формирует твердость чугуна 248 НВ и 220 НВ, соответственно. При применении металлических стержней (холодильников) массами 4,1...20,5 кг скорость затвердевания чугуна составляет 7,9... 103 мм/мин, однако только при использовании металлического холодильника массой 9,3... 10,25 кг формируется менее 10% цементита литья при эквивалентной твердости рабочего слоя 35...40 HRC. Направленное затвердевание чугуна посредством применения металлических холодильников массами 9,3...10,25 кг - с нанесенной на них литейной краской толщиной до 0,3 мм -способствует формированию феррит-перлитной металлической основы с микротвердостью феррита ~156 HV, твердостью зернистого перлита—160... 175 НВ (при применении процедуры технического самоотжига отливок с литейного нагрева в "песчаной рубашке" толщиной до 150 мм в течение 1 ч).

6. По результатам проведенных исследований выявлено, что для деталей стеклоформ следует применять чугун, содержащий 3,0...3,5% С, 4,5...5,0% Si и не более 0,1% А1. Более высокое содержание Si и А1 приводит к высокой пористости (до 6,9%), низкой степени шаровидности графита (55...80%) в пределах рабочего слоя. Установлено, что низкое содержание Сг и Мп устраняет карбидообразование при сохранении окалиностойкости чугуна (0,05...0,1 г/м2-ч) и ростоустойчивости (-0,1%) материала с содержанием 4,5...5,0% Si.

7. Выявлен наилучший способ ввода модификаторов в расплав чугуна. Установлено, что модифицирование чугуна по sandwich-npoueccy с применением трехслойной загрузки модификатора в реакционный карман литейного ковша (в последовательности: глобуля-ризатор-графитизатор-стальная сечка, и применении прединокулирующего модификатора) с дозированием 0,5...0,6% ФСМг7 (или 0,4....0,45% Сферомаг 700), обеспечивает формирование дифференцированной структуры литья - ЧШГ—>ЧВГ; при дозировании расплава чугуна 0,45...0,5% ФСМг7 и послойном формировании отливки образуется "трехслойная" структура литья ЧШГ-ЧВГ-СЧПГ. Сфероидизация графитовых включений - управляемый процесс, на который в комплексе оказывают влияние такие факторы, как величина дозы вводимого глобуляризатора, скорость затвердевания и содержание серы в расплаве (в рамках действующего производства количество вводимого мо-

дификатора контролируется навесным методом, скорость затвердевания - массой наружных металлических холодильников, а содержание серы - точным расчетом шихты). Одновременно с этим при определенной навеске модификатора за счет регулирования скорости затвердевания расплава можно получить структуру с любым соотношением шаровидного, вермикулярного или пластинчатого графита на различном удалении от поверхности охлаждения (металлического холодильника), тем самым обеспечить дифференцированное распределение структурных компонентов, требуемое для надежной эксплуатации деталей стеклоформующей оснастки. Комплекс совместных мероприятий по формированию "трехслойной" структуры литой заготовки позволяет сократить расход сфероидизирующего модификатора на 35.. .50%, по сравнению с ЧВГ.

8. По результатам исследований разработаны технологии формирования дифференцированной структуры литья, ориентированной на послойное расположение отдельных структурных компонентов чугуна, в зависимости от функциональных особенностей каждого слоя. Зона рабочего слоя стеклоформы на глубину до 10... 15 мм состоит из однородного графита величиной 8...20 мкм формы ШГф4 и ШГф5, обладающего высокой степенью защищенности от истирания, выкрашивания и имеющего наименьшую склонность чугуна к формированию внутренних напряжений в феррит-перлитной металлической основе с микротвердостью 156...210 HV. Зона переходного слоя стеклоформы на глубине 15...40 мм имеет прочность детали выше 300 МПа и содержит в структуре крупные включения вермикулярного графита величиной 35...120 мкм формы ВГф2 и ВГфЗ в количестве 84,5% от общего числа включений графита, которые обладают низкой склонностью к самокоалесценции, повышенной теплопроводностью (39...50 Вт/м-град) и высокой термостойкостью. Зона наружного слоя на глубину более 40 мм содержит в структуре крупные включения графита пластинчатой формы ПГф2 величиной 45... 120 мкм. При этом эквивалентная теплопроводность чугуна по сечению детали составляет 42,19 Вт/м-град для чернового формового комплекта.

9. Контроль электрического сопротивления материала деталей стеклоформ установил, что ЧШГ-ЧВГ-СЧПГ и СЧПГ при применении в качестве черновых формовых комплектов обладают наименьшим приростом электрического сопротивления, а "приращение" сопротивления для чугуна с дифференцированной структурой литья в 6,43 раза меньше чем для ЧШГ, 4,08 раза - чем для ЧВГ, 1,55 раза - чем для СЧПГ. По результатам экспериментов разработана методика оценки эксплуатационной стойкости деталей стекло-форм по показаниям микроомметра.

10. В результате использования литых заготовок с дифференцированной структурой для изготовления деталей стеклоформ и их применения на стеклотарных заводах ОАО "Свет" (г.Можга, Республика Удмуртия) и ЗАО"Символ" (г.Курлово, Владимирская обл.) эксплуатационная стойкость выросла с 0,2...0,4 млн до 0,6...0,8 млн теплосмен для деталей черновых формовых комплектов, и до 0,7... 1,0 млн - для чистовых формовых комплектов. Экономический эффект от внедрения разработки в действующее производство 000"M0LD TECH" (г.Муром, Владимирская обл.) составил 408 000 руб./1000 отливок (при минимальной программе выпуска изделий). Прогнозируемая чистая прибыль от внедрения разработанных технологий на ОАО"Литейно-механический завод" (г. Семенов, Нижегородская обл.) и 000"M0LD TECH" (г.Муром, Владимирская обл.) составит 1 535 314,68 руб. при программе выпуска заводами в 288 тонн годного литья в год.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ АВТОРОМ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Научные статьи, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ

1. Леушин, И.О. Индукционная плавка низколегированного чугуна для изделий, работающих в условиях термоциклического нагружения / И.О. Леушин, К.А. Маслов, Р.Н. Палавин, Д.Г. Чистяков // Металлургия машиностроения.- 2012.-№5.-С.20-22.

2. Леушин, И.О. Об эксплуатационной стойкости литых деталей чугунных стеклоформ / И.О. Леушин, Д.Г. Чистяков, В.Н. Дубинский, P.A. Воробьев// Литейное производство-

2013.-№9.-С.2-5.

3. Леушин, И.О. Влияние струкгурообразования и фазового состава чугунных отливок стеклоформ на эксплуатационные свойства готовых изделий / И.О. Леушин, Д.Г. Чистяков // Известия Вузов. Черная металлургия.-2013.-№5.-С.19-23.

4. Александров, М.В. Повышение эффективности модифицирования чугуна для отливок стеклоформ интенсификацией процесса графитообразования / М.В. Александров, Д.Г. Чистяков // Литейщик России.-2013.-№5.-С.19-21.

5. Леушин, И.О. О способах управления высокоуглеродистой фазой чугуна для отливок стеклоформ, изготавливаемых на основе сплава ЧС5Ш / И.О. Леушин, Д.Г. Чистяков // Вестник ЮУрГУ. Серия "Металлургия".-2013.-Том 13.-№2.-С.58-64.

6. Леушин, И.О. Оптимизация технологии производства чугунных литых заготовок стеклоформ с целью повышения эксплуатационного ресурса изделий / И.О. Леушин, Д.Г. Чистяков // Технология металлов.-2014.-№1.-С.38-43.

7. Леушин, И.О. Дефектообразование в деталях чугунных стеклоформ и меры борьбы с преждевременным выходом их из строя / И.О. Леушин, Д.Г. Чистяков // Вестник УГАТУ.-2014,-Том 8.-№ 1 (62).-С.27-31.

8. Леушин, И.О. Анализ процессов карбидизации в поверхностном слое чугунных стеклоформ при их изготовлении / И.О. Леушин, Д.Г. Чистяков // Литейное производство.-

2014.-№5.-С.2-4.

9. Леушин, И.О. Оценка целесообразности совершенствования технологии изготовления деталей чугунных стеклоформ методами многокритериальной экспертной оценки / И.О. Леушин, A.B. Нищенков, Д.Г. Чистяков // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова.-2014.-№2(46).-С.63-68.

Научные статьи, опубликованные в российских и региональных периодических изданиях и вузовских сборниках

10. Леушин, И.О. Проблема повышения эксплуатационного ресурса литых изделий из чугуна в условиях высоких температур и основные пути её решения / И.О. Леушин, Д.Г. Чистяков // Литейные процессы: межрегионал. сб. науч. трудов. - Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск, гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2011.-С.4-12.

11. Александров, М.В. Формирование градиентной структуры в деталях стеклоформ из чугунов с различной морфологией графита / М.В. Александров, Д.Г. Чистяков // Труды Нижегородского государственного технического университета им. P.E. Алексеева. -2013.-№3(100).-С.219-229.

12. Леушин, И.О. Формирование термоокалиностойкой структуры посредством интенсификации процессов феррито- и графитообразования на примере отливок стеклоформ / И.О. Леушин, Д.Г. Чистяков // Литейные процессы: межрегионал. сб. науч. тр. под редакцией В.М. Колокольцева. - Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск, гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2013.-С.18-28.

13. Леушин, И.О. Повышение эксплуатационной стойкости деталей чугунных стеклоформ путем совершенствования технологии их изготовления и контроля / И.О. Леушин,

Д.Г. Чистяков, С.Н. Марфеиин // Труды Нижегородского государственного Технического университета им. P.E. Алексеева.-2014.-№1(103).-С.212-224.

14. Леушин, И.О. Теплофизические параметры эксплуатации деталей чугунных стекло-форм / И.О. Леушин, Д.Г. Чистяков // Теория и технология металлургического произ-водства.-2014.-№1(13).-С.50-52.

Научные статьи, опубликованные в материалах Международных, Всероссийских и межрегиональных конференций

15. Леушин, И.О. Специфика индукционной плавки низколегированного чугуна для изделий, работающих в условиях термоциклического нагружения / И.О. Леушин, К.А. Маслов, Р.Н. Палавин, Д.Г. Чистяков // Литейное производство сегодня и завтра: Труды 9-й Международ, науч.-практ. конф. - СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2012.-С.179-186.

16. Чистяков, Д.Г. Формирование градиентной структуры в деталях стеклоформ из чу-гунов с различной степенью глобуляризации графита / Д.Г. Чистяков, И.О. Леушин // Труды 10-й Международ, науч.-техн. конф. "Современные металлические материалы и технологии" (25-29 июня 2013 г., г. Санкт-Петербург), 2013.-С.253-254.

17. Леушин, И.О. Некоторые направления модернизации технологии изготовления отливок чугунных стеклоформ для массового производства стеклянной тары / И.О. Леушин, Д.Г. Чистяков // Труды одиннадцатого Съезда литейщиков России (16-20 сент. 2013 г., г. Екатеринбург). - Нижний Тагил: Изд-во УВЗ, 2013.-С.46-51.

18. Чистяков, Д.Г. Компьютерное моделирование процессов формирования структуры чугунных отливок стеклоформ / Д.Г. Чистяков, И.О. Леушин // Актуальные проблемы разработки и применения новых материалов и технологий: Сб. материалов Всеросс. молодежи. науч. конф. (25-26 сент. 2013 г., г. Саратов). - Саратов: Наука, 2013. -С.111-118.

19. Леушин, И.О. Эффективность применения графитизирующего отжига для отливок стеклоформ из чугуна с градиентной структурой литья / И.О. Леушин, Д.Г. Чистяков // Прогрессивные литейные технологии: Труды VII Международн. науч.-практ. конф. (IIIS ноября 2013 г., г. Москва) - М.: Изд-во НИТУ МИСиС, 2013.-С.244-248.

20. Леушин, И.О. О деталях чугунных стеклоформ с градиентной структурой литья / И.О. Леушин, Д.Г. Чистяков // Литые материалы и ресурсосберегающие технологии: Сб. тр. науч.-техн. конф., посвящ. 50-летию каф. "Литейные процессы и конструкционные материалы" (9-12 декабря 2013 г., г. Владимир). - Владимир: ВлГУ, 2014.-С.185-188.

21. Чистяков, Д.Г. Разработка и освоение технологии изготовления чугунных отливок стеклоформ с повышенной ресурсоспособностью / Д.Г. Чистяков, И.О. Леушин // Будущее технической науки: Сб. материалов XIII Международн. молодежи, научно-техн. конф.; НГТУ им. P.E. Алексеева. - Нижний Новгород, 2014.-С.516.

22. Леушин, И.О. Исследование эксплуатационной стойкости деталей чугунных стеклоформ с различной морфологией графита / И.О. Леушин, Д.Г. Чистяков // Труды МНПК "Литейное производство сегодня и завтра" / под ред. засл. работника ВШ РФ проф. д.т.н. Косникова Г.А. - СПб.: Изд-во Культ-информ-пресс, 2014.-С.134-145.

Научные статьи, опубликованные в зарубежных изданиях

23. Леушин, И.О. Упрочняющие фазы чугунных деталей стеклоформ с градиентной структурой литья / И.О. Леушин, Ю.А. Зиновьев, Д.Г. Чистяков // Литье и металлургия (Республика Беларусь).-2014.-№ 1 (74).-С.62-67.

Свидетельства о регистрации патентов и программных систем, разработанных на основе результатов диссертации

24. Свидетельство гос. per. прогр. для ЭВМ № 2014613418, Российская Федерация. Расчет эксплуатационной стойкости стеклоформ / Леушин И.О., Чистяков Д.Г.; правообладатель Нижегород. гос. техн. ун-т. - № 2014610494; дата поступл. 28.01.2014; дата регистр. 26.03.2014.-2 с.

Подписано в печать 03.07.2014. Формат 60 х 84 '/)6. Бумага офсетная. _Печать офсетная. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 120 экз. Заказ 474._

Нижегородский государственный технический университет им. P.E. Алексеева.

Типография Hl ТУ. Адрес университета и полиграфического предприятия: 603950, ГСП-41, г. Нижний Новгород, ул. Минина, 24.