автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Закономерности формирования биметаллических отливок

На правах рукописи

ТАКТУЕВ АЛЕКСАНДР СЕРГЕЕВИЧ

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОТЛИВОК

Специальность 05.16.04 - Литейное производство

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург-2006

Работа выполнена на кафедре "Литейное производство и упрочняющие технологии" Уральского государственного технического университета - УПИ.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Фурман Е.Л.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Смолко В.А.

кандидат технических наук Митрофанов М.Н.

Ведущее предприятие:

ОАО "Уральский компрессорный завод"

Защита состоится «23» июня 2006 года в /5~- ОО часов на заседании специализированного совета Д 212.285.05 при ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ» в зале Ученого Совета (ауд. I) по адресу:

620002, г. Екатеринбург, К-2, ул. Мира, 19

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральского государственного технического университета - УПИ.

Отзывы на автореферат, заверенные гербовой печатью, просим направлять по адресу: 620002, г. Екатеринбург, К-2, ул. Мира, 19, ГОУ ВПО «Уральский государственной технический университет - УПИ», ученому секретарю, факс (343) 374-53-35

Автореферат разослан ^ ч <Я 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, профессор, доктор технических наук

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Одними из наиболее важных проблем современного машиностроения являются увеличение сроков службы деталей машин, механизмов, инструмента, повышение их надежности, удлинение межремонтных сроков, а также снижение их массы. Решения этих задач определяются, в частности, качественными и, зачастую, неоднозначными служебными характеристиками литых деталей, на долю которых приходится от 30 до 50% массы изготавливаемых машин.

Во многих случаях выход из строя частей, рабочих органов машин обусловлен локальным (поверхностным или объемным) изнашиванием поверхностей и объемов в местах интенсивного взаимодействия с сопрягаемой деталью или рабочей средой. При этом при необходимости обеспечить большую поверхностную или объемную локальную прочность (твердость, а соответственно, и износостойкость), как правило, требуется иметь пластичную матрицу или сердцевину для придания эксплуатационных свойств изделию в целом. Указанные противоречивые характеристики невозможно обеспечить использованием одного материала, поэтому целесообразно в одном изделии сочетать уникальные свойства различных Сплавов что, применительно к литейному производству, достигается путем локального упрочнения -поверхностного, объемного упрочнения путем армирования.

Для повышения эксплуатационных свойств рабочих поверхностей или локальных объемов металлургическими методами широко используются различные технологии: наплавка, химико-термическая обработка, напыление и др. Однако, во всех случаях требуется создание дополнительного металлургического передела с соответствующими затратами материальных средств, привлечением дополнительной рабочей силы и специалистов данной квалификации.

Литейные методы дают возможность, не используя дополнительных технологий, придавать локальным зонам отливки особые специальные свойства непосредственно в процессе литья. Для этих целей на поверхность литейной формы наносят обмазки или в полость формы устанавливают пористые, монолитные элементы из сплавов, имеющих характеристики, отличные от таковых матричного сплава (например, повышенную износостойкость), которые после заливки металла образуют биметаллическое (армированное) изделие. При формировании указанных отливок между матричным металлом и армирующими элементами происходит теплофизическое и физико-химическое взаимодействие, определяющее, в конечном итоге, как физико-механические свойства отдельных зон отливки, так и характеристики изделия в целом.

Преимущества литейных методов придания специальных свойств деталям машин, механизмов, инструменту в том, что они не требуют специального оборудования, не удлиняют цикл изготовления и могут быть осуществлены специалистами-литейщиками без привлечения специалистов других металлургических профессий.

В настоящее время накоплен значительный практический опыт получения отливок, состоящих из двух и более сплавов, многими исследователями изучались закономерности взаимодействия расплавленного металла с поверхностью

армирующих элементов, разработано достаточное количество практических рекомендаций, направленных на улучшение качества соединения различных по свойствам сплавов в одном изделии. Однако, несмотря на очевидные преимущества и перспективу использования биметаллических отливок, их изготовление и применение не находит широкого распространения.

Это связано, в первую очередь, с недостаточным исследованием общих закономерностей формирования указанных литых изделий. При конструировании и разработке технологии изготовления армированной отливки приходится сталкиваться со сложным и не всегда обоснованным выбором характера соединения армирующих элементов с матричным металлом в зависимости от условий эксплуатации. Возникают трудности при задании технологических параметров армирования (соотношения толщин вставок и основного металла, температур подогрева вставок и заливки металла и т. п.) для обеспечения необходимого качества соединения и свойств изделия в целом. Всегда оставляет сомнения вопрос выбора схемы армирования в зависимости от условий эксплуатации и целесообразности проводимых мероприятий с учетом ожидаемого эффекта повышения служебных характеристик отливки.

Цели работы.

1. На основании анализа возможных механизмов формирования соединения армирующих элементов теоретически обосновать и практически исследовать технологические закономерности образования различных по характеру связей между вставками и заливаемым металлом.

2. Установить теплофизические и физико-химические закономерности формирования механической, металлической и паянной связи в биметаллическом изделии.

3. Исследовать возможности повышения качества соединений различного характера с целью достижения максимального эффекта.

4. Путем практических экспериментов оценить эффективность различных схем армирования, видов соединений во взаимосвязи с условиями эксплуатации конкретных изделий.

Научная новизна работы. В результате проведенных исследований установлены следующие закономерности и практические результаты;

- закономерности взаимодействия металлического расплава с армирующими элементами при формировании механической, металлической и паянной связи; влияние технологических параметров литья, теплофизических свойств сплавов рассматриваемой системы на механизм образования связи, условия образования характерных дефектов;

- количественные соотношения между толщинами армирующих элементов и основным металлом (отливкой), обеспечивающие получение качественных отливок при различных видах соединений с различной степенью армирования;

- результаты исследований по получению соединения с механической связью за счет формирования переходного слоя с пористостью на поверхностях железоуглеродистых заготовок;

Практическая значимость работы. С целью повышения надежности и качества механической связи армирующих элементов с металлом основы, разработана технология, экспериментально подобраны технологические параметры, а также составы твердых сыпучих и жидкообразных покрытий для центробежного литья с целью получения отливок с заданной поверхностной пористостью.

Разработана технология получения отливок из железоуглеродистых сплавов, для использования в качестве армирующих элементов, с локально шероховатой поверхностью методом литья по выплавляемым моделям. .

Опробована технология, испытаны биметаллические отливки, полученные литьем в кокиль и под давлением с механическим соединением за счет поверхностной пористости на чугунных гильзах с рубашкой из алюминиевого сплава.

Механические и эксплуатационные свойства биметаллических отливок с механическим соединением разнородных материалов исследованы на ряде реальных изделий, сравнивая с аналогичными характеристиками серийно производимых:

- прочность защемления упрочняющих элементов в матричном металле у буровых коронок. Получено, что по усилию выдавливания армирующей вставки из основы литые биметаллические коронки не уступают паянным;

- износостойкость в потоке незакрепленного абразива бил углеразмольных мельниц. Результаты промышленных испытаний показали, что стойкость армированных в процессе литья бил сопоставима с наплавленными. При этом существенно упрощается и удешевляется технология их изготовления, экономится до 2,0 - 2,2 кг твердого сплава, используемого для наплавки;

- жесткость биметаллической конструкции в сравнении с цельнолитой цилиндров воздушного охлаждения. Показано, что степень коробления биметаллических цилиндров на 15 - 30% ниже, чем цельнолитых.

Экспериментально исследована и определена допустимая глубина подплавления упрочняющих элементов, обеспечивающих получение бездефектного соединения, для отливок с металлической связью.

Экспериментально показано, что уменьшение толщины вставок на 15-20% ниже оптимальной, приводит к развитию усадочных дефектов, увеличение на 1015% ведет к существенному несвариванию вставок с залитой сталью.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались на III международной научно-практической конференции "Прогрессивные литейные технологии" (г. Москва, МИСиС, 2005 г.) и ХП международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых СТГ 2006 (г. Томск, ТПУ, 2006).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 печатных работы.

Структура и объем работы. Диссертация содержит 121 страницу текста, 10 таблиц, 60 рисунков и состоит из введения, 4-х глав, заключения, списка литературы, состоящего из 95 источников, приложений.

-6.

Содержание работы

Во введении дана общая характеристика проблемы, сформулированы основные цели и задачи исследования.

В первой главе представлены и проанализированы возможные способы соединения разнородных материалов в одном изделии и поэтапные механизмы их формирования.

При заливке металла в форму, с установленными в нее армирующими элементами, последовательно могут протекать следующие этапы процесса формирования биметаллической отливки:

этап 1 - заполнение формы расплавом с намерзанием матричного металла на поверхность вставки (вставка выполняет роль холодильника);

этап 2 (после окончания заливки) - постепенный прогрев вставки и рост температуры в намерзшей на нее корочке металла за счет подвода тепла от основной массы залитого металла;

этап 3 (критические температуры компонентов отливки близки) - совместное охлаждение матричного и упрочняющего металла в твердом состоянии, для сплавов матрицы и вставки температура солидус не достигается;

Формирование соединения с наличием рассмотренных этапов - защемление армирующего элемента в отливке за счет усадочных процессов. В практике многих предприятий используют создание чисто механической связи между разнородными металлами (биметаллические цилиндры воздушного охлаждения, тормозные барабаны, элементы теплообменников и т. д.). При этом используются различные приемы для улучшения сцепления, для ^его, на поверхности заготовок из черных металлов создают искусственную шероховатость, предусматривают выполнение на сопрягаемой поверхности разнообразных проточек, пазов, в частности, в виде «ласточкиного хвоста».

этап 4 (материал армирующего элемента более легкоплавок, чем матричный металл) - возможно подплавление или расплавление армирующего элемента и смачивание расплавом вставки намерзшей корочки основного металла;

этап 5 (матричный материал более легкоплавок, чем металл армирующего элемента) - дальнейший прогрев затвердевшего матричного металла, переход его в жидко-твердое или жидкое состояние и смачивание основным расплавом поверхности вставки;

этап 6 (температуры плавления сплавов отливки близки или заливка металла со значительным перегревом) - совместное охлаждение системы расплавленная (подплавившаяся) армирующая вставка - жидкий (жидко-твердый или твердый) матричный металл.

этап 7 - совместное охлаждение системы расплавленная (подплавившаяся) армирующая вставка - жидкий (жидко-твердый или твердый) матричный металл.

Этап 4 - формирование связи за счет адгезионного взаимодействия при наличии смачивания расплавом вставки твердой корочки матричного металла. Условие смачивания расплавом твердой поверхности в этом случае должно выполняться всегда, т. к. необходимые температурные условия физико-химического взаимодействия достигаются из самой сути теплофизического взаимодействия, смачиваемая поверхность не окислена.

Вариант с наличием 5 этапа реализуем в том случае, когда материал вставки более тугоплавок, чем материал отливки или температуры их плавления близки. Однако, он трудно реализуем, т. к. большой перегрев расплава под заливку нежелателен из-за развития в отливках дефектов усадочного характера, требует дополнительных энергозатрат, снижает стойкость литейного оборудования и т. п.

Этапы 6, 7 - формирование металлической связи может происходить за счет подплавления армирующей вставки и смачивания ее расплавом твердой корочки затвердевшего основного сплава или диффузионного взаимодействия двух металлов при плавлении.

Наличие 6 этапа предполагает формирование металлической связи как за счет' поверхностных (контакт расплавов) диффузионных процессов, так и за счет макропроцессов взаимоперемешивания и взаимопроникновения металлов. В этом случае происходит образование переходных зон, обладающих иными свойствами, чем соединяемые материалы. Основным условием качественного металлического соединения двух сплавов является подбор (расчет) оптимального температурного режима изготовления отливок в зависимости от их теплофизических свойств (критические температуры, теплоемкость, теплопроводность).

Не всегда устраивает и получение биметаллических отливок с надежной металлической связью. В разделе 3 данной работы показано, что степень армирования Вс (отношение площади армирующих элементов к суммарной площади рабочей поверхности изделия), обеспечивающая подплавление вставок на заданную глубину и качественное сваривание с матричным металлом, невелика и поэтому, не всегда может обеспечивать достижение желаемых эксплуатационных характеристик.

Создание металлической связи между армирующими элементами и матричным металлом для увеличения площади (объема) армирования может быть достигнуто за счет соединения разнородных металлов в одном изделии с применением специальных промежуточных слоев из легкоплавких сплавов непосредственно в процессе литья. При этом происходит процесс аналогичный традиционной пайке, но с использованием теплоты заливаемого расплава. Связь между армирующими элементами и основным металлом формируется в результате образования между ними шва из однородной по составу прослойки, которая, в свою очередь, формируется при взаимодействии с соединяемыми частями и последующей кристаллизацией расплава в зазоре.

Проведенный анализ работ, посвященных формированию биметаллических отливок, показал, что с разной степенью эффективности используются все разновидности формирования соединения материалов в процессе литья. Авторы, указывая недостатки того или иного способа соединения, решают, как правило, узкоспециализированные вопросы получения конкретного биметаллического изделия. Результаты проведенных исследований зачастую невозможно адаптировать для разработки технологии изготовления широкой номенклатуры литья. В большинстве работ, уделяя основное внимание технологическим проблемам и режимам формирования отливок, не затрагиваются вопросы взаимосвязи технологических и конструктивных схем упрочнения с условиями эксплуатации, в частности, с преимущественным механизмом изнашивания и критериями, ограничивающими срок службы изделия.

Из анализа рассмотренных исследований можно сделать вывод, что подбор материалов и технологическая схема армирования должны учитывать условия эксплуатации конкретного изделия с анализом механизма его разрушения (наличием ударных нагрузок, абразивного износа, его характера, наличием и интенсивностью теплосмен и т. п.)- При выборе способа упрочнения необходимо оценивать критерии, которые, в конечном итоге, определяют срок службы конкретного изделия (допустимую глубину износа, объемное изнашивание, потерю эффективной работоспособности, межремонтные сроки и т. п.).

Во второй главе представлены исследования закономерностей получения биметаллических отливок с использованием механической связи. Для увеличения прочности связи стремились к созданию дополнительного сопротивления, препятствующего расслоению компонентов, составляющих изделие, при эксплуатации. Задачей являлось получение на поверхности сопрягаемых элементов регулируемой пористости (внутренней и наружной) непосредственно в процессе литья.

При этом к пористости предъявлялись следующие требования:

- пористость должна быть равномерной по всей поверхности заготовки;

- величина просвета, т. е. доля площади сечения пористого материала, приходящаяся на пустоты, на поверхности должна быть максимальной;

- величина пор (форма, глубина) должна изменяться в определенных пределах.

Опробовались две технологии формирования внутренней пористости заданного размера и формы на поверхности цилиндрических отливок:

с использованием твердых гранулированных сыпучих покрытий определенной фракции;

- с нанесением на поверхность нагретой изложницы жидкообразных покрытий определенной вязкости и плотности.

В качестве твердых сыпучих покрытий использовались водорастворимые соли фосфата натрия, калия различных фракций 0,6-1,5 мм (ориентировочно Тпл.=1600°С, плотность 1,60 г/см3). Покрытие наносили на поверхность нагретой вращающейся изложницы с помощью дозирующего поворотного лотка. Количество покрытия рассчитывалось таким образом, чтобы гранулы покрывали поверхность изложницы примерно в один слой. Скорость вращения изложницы п=750-800 об/мин. После чего, не меняя скорости вращения, заливали требуемое количество жидкого чугуна.

Следует отметить, что как указанные водорастворимые порообразователи, так и ряд других, возможных к использованию, не смачиваются железоуглеродистыми расплавами (9 > 140°) из-за чего самопроизвольная пропитка жидким металлом невозможна. Формирование композиционного поверхностного слоя возможно под действием давления на расплав. Скорость вращения п=750-800 об/мин изложницы при диаметре свыше 90 мм обеспечивает центробежную силу, достаточную для осуществления качественной пропитки. Жидкий металл, растекаясь по поверхности изложницы, обтекает гранулы покрытия, внедряясь между ними, и затвердевает.

На поверхности изложницы формируется поверхностный слой с внедренными в нее гранулами порообразователя, имеющими выход на поверхность. Извлеченные и охлажденные отливки помещали в ванну с водой. В

результате большой растворимости (94,6 г/100 г воды Na3P04 и 178,5 г/100 г воды KjPOj) и скорости растворения фосфатов, гранулы, внедренные в металл, удаляются, образуя на поверхности отливок пористость, повторяющую по форме конфигурацию гранул, залитых в металл, т. е. обратную конусность (рис. 1).

При проведении экспериментальных работ обнаружились проблемы, связанные с использованием порообразоватсля заданных фракций. В месте падения струи металла, на изложнице зачастую появляется чистый беспористый поясок - покрытие смывается струей металла. Для устранения таких дефектов были использованы двух-, трехслойные покрытия. Первый слой - пылевидный оксид кремния фракцией менее 0,1 мм толщиной 1-2 мм, второй - модификатор, препятствующий отбелу (ферросилиций молотый), далее гранулированный порообразователь. Зерна фосфата натрия, калия, частично внедряясь в первые слои покрытия, прочно удерживаются на поверхности и не смываются металлом.

При использовании жидкообразных покрытий преследовалась следующая цель. При нанесении жидкообразного покрытия формирование порообразующего покрытия происходит при интенсивном паровыделении за счет нагрева изложницы и под действием центробежной силы, определяемой скоростью вращения изложницы. В процессе кипения и испарения влаги растет вязкость покрытия и на последних этапах раковины, образованные пузырьками пара, не затягиваются. На вращающейся изложнице образуется твердое покрытие с равномерно распределенными сообщающимися между собой порами, имеющими вид пузырьков с выходом на поверхность (рис. 2). При последующей заливке металла последний, пропитывая пористую поверхность покрытия, формирует, в свою очередь, ответную поверхностную пористость на поверхности отливки.

Экспериментальным путем подобран ряд составов жидкообразных покрытий для формирования пористых покрытий. Например: древесная мука фракцией 0,10,63 мм 32-35%; огнеупорная глина 7-8%; связующее КМЦ 6-7%; остальное -вода. В данном составе компонентом, формирующем пористое покрытие после испарения влаги, является древесная мука. КМЦ-6 введен как связующее, повышающее прочность покрытия. Глина повышает термостойкость и уменьшает расслаивание компонентов при работе.

Практическое опробование рассмотренная технология прошла при изготовлении ряда биметаллических изделий чугун - алюминий, сталь -

Рис. 1. Литая пористая поверхность цилиндрической заготовки

Рис. 2. Вид пористого покрытия центробежной изложницы на изломе

алюминий, например, цилиндров двигателей внутреннего сгорания с воздушным охлаждением и рабочих элементов теплообменных устройств.

Предлагаемая технология предполагает изготовление тонкостенной гильзы с пористой поверхностью методом центробежного литья, проведение черновой механической обработки и заливку гильзы в алюминиевую охлаждающую рубашку литьем под давлением (рис. 3, 4). При этом обращали внимание на то, чтобы изделие в целом не потеряло конструкционную жесткость. Улучшение условий теплоотдачи происходит за счет большей теплопроводности алюминиевой рубашки и за счет более качественной (класс шероховатости) теплоотдающей поверхности охлаждающих ребер. Замена части чугунного изделия на алюминиевую дает снижение массы на 15-18%.

Рис. 3. Пористая поверхность Рис- 4. Соединения

на цилиндрической литой разнородных материалов в

заготовке одном изделии

Механические и эксплуатационные свойства биметаллических отливок с механическим соединением разнородных материалов исследованы на ряде реальных изделий, сравнивая с аналогичными характеристиками серийно производимых:

- прочность защемления упрочняющих элементов в матричном металле у буровых коронок. Получено, что по усилию выдавливания армирующей вставки из основы, литые биметаллические коронки не уступают паянным. В конечном итоге, разрушение происходит по твердой вставке, а не по соединению;

- износостойкость в потоке незакрепленного абразива бил углеразмольных мельниц. Результаты промышленных испытаний показали, что стойкость армированных в процессе литья бил сопоставима с таковой наплавленных. При этом существенно упрощается и удешевляется технология их изготовления, экономится до 2,0 - 2,2 кг твердого сплава, используемого для наплавки;

- жесткость биметаллической конструкции в сравнении с цельнолитой цилиндров воздушного охлаждения. Показано, что степень коробления биметаллических цилиндров на 15 - 30% ниже, чем цельнолитых.

В третьей главе представлены исследования условий формирования металлической связи на образцах с различной степенью армирования.

Чисто механическое соединение, полученное за счет усадочных процессов (без дополнительного усиления связи), не всегда эффективно для отливок, работающих в условиях термоциклирования и знакопеременных нафузок, а также когда поток незакрепленного абразива, с наличием существенных ударных нагрузок, направлен на армированную отливку таким образом, что способствует механическому расслоению матричного металла и арматуры.

Задача получения качественной металлической связи между армирующими элементами и основным металлом заключается в следующем:

1. Образование указанного соединения происходит с осуществлением следующих этапов взаимодействия материала твердых вставок и заливаемого металла:

- расплав первоначально намерзает на поверхность вставок, после чего, за счет тепла серединных слоев жидкого залитого металла, вставка прогревается, плавится и ее расплав смачивает твердую корочку залитого металла;

- расплав намерзает на поверхность вставок, после чего, за счет тепла серединных слоев жидкого залитого металла, вставка и намерзшая корочка залитого металла прогреваются, переходят в жидкое (жидко-твердое) состояние и два разнородных расплава вступают как в диффузионное, так и макровзаимодействие.

3. Так как формирование металлического соединения происходит за счет плавления (или подплавления), т. е. полного или частичного перехода армирующей вставки в жидкое состояние, температуры плавления (ликвидус, солидус) составляющих системы должны быть близки или материал вставок должен быть более легкоплавок.

4. Образование соединения за счет адгезионного взаимодействия (смачивания) реализуется, когда материал вставки значительно более тугоплавок, чем основной сплав отливки (этап 5) или, обратный случай, заливаемый расплав имеет значительно большую Тм, чем упрочняющий сплав (этап 4).

С целью предварительной оценки условий теплового взаимодействия армирующих элементов с заливаемым матричным металлом проводилось компьютерное моделирование тепловых и гидродинамических процессов литья биметаллических отливок. Для создания геометрического образа условий заливки армированной отливки использована система геометрического моделирования БоШТУогкв. Физическая модель подобна практическим экспериментам, проводимым в работе. Указанная модель конвертировалась в систему моделирования 1УЬЛР1<т.

Моделирование тепловых условий взаимодействия металлической армирующей вставки с жидким заливаемым металлом позволило оценить температуру, скорость, толщину нарастания твердой корочки матричного металла как на этапах заполнения формы, так и кристаллизации отливки.

В проведенных практических экспериментах определенную трудность представляла оценка захолаживающего влияния литейной формы на формирование соединения в области тройного контакта расплав - форма - вставка. Указанные краевые эффекты определялись из моделирования тепловых процессов

взаимодействия и в анализ глубины подплавления вставок в зависимости от толщины отливки и температуры заливаемого металла не включались.

Реальные данные получены при проведении экспериментальных работ по заливке биметаллических отливок с различной степенью армирования и при различных технологических режимах.

Исследовали соотношения возможных толщин упрочняющего элемента и отливки, обеспечивающих образование металлической связи, и влияние на этот процесс технологических режимов (в частности, температур нагрева вставок и заливаемого металла) и теплофизических свойств компонентов системы.

На залитых образцах изучались качество соединения и переходные слои.

Для получения биметаллических отливок подбирали пары материалов (вставка - основа) таким образом, чтобы температуры плавления были близки или температура плавления матричного сплава была выше, чем таковая упрочняющих элементов. Так, в экспериментах использовали в качестве заливаемого сплава сталь 110Г13Л с Т„л= 1538 К, Ттт= 1633 К (AT = 95°), углеродистую сталь 35Л с Тсол= 1733 К, Тликв= 1785 К (ДТ = 52°) и низколегированные стали типа 12ХНЗМЛ (долотные), ХНМЛ, для упрочнения (вставок) - высокохромистые чугуны с содержанием хрома от 12 до 30% (280Х17НЗГЗ, 200Х14Г2Н, 280Х12Г5, 300Х28Н2 и т. п.) с критическими температурами, например, 300Х28Н2 Тсол лнкв примерно 1553 К (AT = 3 - 5°).

Указанные сплавы широко используются в литейном производстве для получения отливок горнорудной промышленности, работающих в тяжелых условиях ударного, абразивного и совмещенного ударно-абразивного изнашивания. В случае армирования в литейной форме в процессе литья, стальная отливка подвергается термообработке совместно с упрочняющими элементами. У указанных белых чугунов специфические свойства (высокая твердость, износостойкость) основываются на первичной кристаллизации с формированием карбидов с высокой микротвердостью, поэтому термическая обработка стальной основы слабо сказывается на конечные эксплуатационные характеристики.

При литье экспериментальных отливок старались максимально идентифицировать условия их формирования. В песчано-глинистой форме заливали 5-6 отливок, расположенных симметрично вокруг стояка. В цилиндрическую полость формы в центр устанавливали армирующие элементы также цилиндрической формы, но различного диаметра через 0,2 мм. Для уменьшения влияния качества поверхности вставок на конечные свойства отливки (окисленности, шероховатости, способа и качества очистки поверхности и т. п.), прутки отливали методом вакуумного всасывания в кварцевые трубки различного диаметра, что гарантировало не окисленную блестящую поверхность и требуемый размерный ряд цилиндрических заготовок. Таким образом, считая, что тепловые условия формирования отливок одинаковые, на поперечных разрезах по высоте исследовали влияние соотношения толщин вставки (6В) и отливки (50), температурных режимов литья на качество металлического соединения (степень (площадь) сваривания (Вс), глубину подплавления вставок (рж), формирование переходных слоев).

Температуру заливки сталей, используемых в качестве основы, изменяли в пределах, реально используемых в промышленных технологических процессах Т,=ТЛИК + (50-150°). Более значительный перегрев, рекомендуемый некоторыми

исследователями для , подплавления армирующих вставок и образования металлической связи, считали нецелесообразным, т, к. это ведет к ряду технологических трудностей и образованию ряда сопутствующих дефектов (усадочного, газового и т. п. характера).

Изучение закономерностей формирования соединений у биметаллических отливок показало, что глубина рж = И»/ 8В и площадь Ве подплавления вставки уменьшается с ростом ее толщины. Глубина подплавления у стали 110Г13Л при больших толщинах вставки Зв/ 80 = 0,2 меньше (рж = 0,09-0,05) и определяется температурой заливки (пределы 1670-1770К), чем при малых толщинах 80 = 0,05 (р ж — 0,15-0,27). Большая теплоаккумулирующая способность "толстой" вставки уменьшает влияние температуры заливки на глубину подплавления. Напротив, площадь сваривания довольно большая у "тонких" вставок (90-95%), меньше возрастает с повышением температуры, чем в случае "толстых", где Вс заметно меньше (40-45%). Отмеченные закономерности наблюдаются для обеих опробованных сталей. Вероятно, увеличение толщины вставки, обладающей большой теплопроводностью, сильнее влияет на величину подплавления, чем увеличение температуры заливки сплава в исследуемом диапазоне температур.

Максимальная толщина вставок при площади сваривания не менее 80% составляет для стали 110Г13Л - 8В = (0,1 - 0,12) 50, для стали 35Л - 8„ = (0,15 - 0,16) 80 (рис. 5). Аналогичные зависимости получены для стали 35Л.

N

0,25

0,2

0,15

0,1

Вс 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1

0,05 0,1 0,15 5в/6о

Рис. 5. Зависимость глубины рж = Ъж! 8в и площади Вс металлического соединения (подплавления) вставок от их толщины 8„/ 80 Температура заливки стали 110Г13Л: 1(*), 3(о) - 1770К; 2(Д), 4(х) - 1670К.

Приняв, на основании полученных результатов, толщины вставок гарантированно обеспечивающих образование металлической связи - 0,08 80 и 0,1 80 для сталей 110Г13Л и 35Л соответственно, проведены серии экспериментальных заливок по исследованию влияния температуры заливки на глубину и площадь сваривания при соизмеримых значениях толщины (80) отливки

и высоты вставки (h„). Для этих целей использовали литейные формы различной толщины, а именно, hj 80 = 0,6 и hj S0 = 1,4.

Видно, что при выбранном соотношении толщин вставок и матричного металла, площадь сваривания довольно велика и мало (примерно на 5%) изменяется с ростом температуры заливки. В то же время, глубина подплавления (Рж) в серединных областях отливки заметно возрастает с увеличением температуры заливки. При Т3 примерно 1710К для стали 110Г13Л и 1850К для стали 35 Л (соотношение hJ 80 = 1,4) величина рж достигает 0,2 8„. В случае h»/ 50 = 0,6 для стали 110Г13Л величина ft* = h*/ 8В достигает 0,17-0,175 при значительно более высокой температуре Т3 = 1770К, а для стали 35Л рж = hj 8„ = 0,185 - 0,192 при Ts = 1900К (рис. 6). Аналогичные зависимости получены для стали 110Г13Л.

1840 1850 1860 1870 1880 1890 1900 Тэ

Рис. 6. Зависимость глубины фж = Ьж/ 5„) и площади Вс подплавления вставки от температуры заливки (Т3) стали 35Л при соотношении 5я/5о = 0,1.

Относительная высота вставок: 1,2 - Ьв/ 80 = 1,4; 3,4 - И/ 5С = 0,6

Необходимо особо отметить, что при проведении экспериментальных работ по исследованию механизма формирования биметаллических отливок, было обнаружено образование специфических дефектов, характерных для образования металлической связи за счет плавления (подплавления) вставок.

Замечено, что при сравнительно высокой температуре заливки матричного сплава или малом соотношении толщин 5а/ 50, упрочняющие вставки могут подплавляться на значительную глубину или полностью переходить в жидкое состояние. При последующем более раннем затвердевании основного металла (из-за более высокой температуры затвердевания, например, сталь 35Л) или одновременном затвердевании (сталь 110Г13Л с широким интервалом кристаллизации), расплав армирующей вставки начинает компенсировать усадку матричного металла, проникая в междендридные каналы кристаллизующегося

металла. Армирующая вставка в жидком состоянии является своеобразной прибылью для массива отливки. Исследование шлифов поперечных разрезов биметаллических образцов показало, что в теле вставки на границе с отливкой образуются дефекты в виде пор и раковин. Как крайний случай проявления этого явления - расплав вставки практически полностью "всасывается" в тело отливки. Данные виды дефектов представлены на рис. 7 и 8.

Исследовались закономерности износа биметаллических образцов.' Величину износа оценивали по потере массы (ДО/Б) (отношение убыли массы к изнашиваемой поверхности при периодическом взвешивании). Для оценки эксплуатационных свойств отливались образцы с разной степенью армирования, т. е. различным отношением площади армирующих вставок к поверхности изнашиваемого образца (Бц/Бц). Параллельно, для сравнения, исследовали образцы из сталей и высокохромистых чугунов.

Сравнение экспериментальных данных износа биметаллических образцов с результатами расчета, в соответствии с аддитивным вкладом каждого компонента в суммарную потерю массы, показало существенно большую фактическую износостойкость. Причем, несоответствие возрастает с уменьшением угла атаки и ростом продолжительности испытаний. Так, при углах атаки близких к 10" износостойкость образцов из стали 110Г13Л, упрочненных сплавом 300Х28Н2 со степенью армирования 0,4 (отношение поверхности упрочняющих элементов к поверхности образца на изнашиваемой поверхности), повышается 1,85 раза по сравнению с не упрочненными, а из стали 35Л - в 2,0 раза. Расчет для этих случаев дает соответственно 1,4 и 1,55 раза.

Для выяснения несоответствия в фактической износостойкости изучали изменение профиля упрочненных образцов в динамике газоабразивного изнашивания. Влияние характера соединения двух материалов исследовали на образцах из чередующихся пластин из твердого сплава и стали со степенью армирования 0,25 как с диффузионной связью, так и без нее.

1

Рис. 7 (х50). Локальное проникновение расплава упрочняющей вставки в тело отливки

Рис. 8 (х50). Дефекты усадочного характера в теле вставки на границе с основным металлом

Результаты измерений с точностью 0,01 мм представлены на рис. 9 и 10. Приведенные закономерности аналогичны для образцов из обеих сталей.

12 3 4 5 6 7 8 9 ia.11 13

1 I Л А 5

7 & 9 10 11 11 13

№то«хи

Рис. 9. Профиль изнашиваемой поверхности образца, полученного свариванием вставки с основным металлом, при угле атаки а= 30°. а - основной металл; б - упрочняющая вставка. Время испытания, мин.: 1 - 60; 2 -120; 3- 180; 4-240.

12 3 4 5 6 7 8 8 10 11 12 13

Рис. 10. Профиль изнашиваемой поверхности образца, полученного механическим соединением вставки с основным металлом, при угле атаки а= 30°. а - основной металл; б - упрочняющая вставка. Время испытания, мин.: 1 - 60; 2 -120; 3-180; 4-240.

Изучение изменений профилей изнашиваемых поверхностей образцов показало, что в результате неравномерного износа, с определенного момента, упрочняющие вставки начинают экранировать матричный сплав. В начальный период наблюдается частичное оголение твердых вставок, благодаря более интенсивному износу стали между ними незакрепленным потоком абразива. Скорость изнашивания в этот период максимальна. Вслед за этим интенсивность износа падает, так как упрочняющие вставки, выступающие над поверхностью, защищают матричный металл от прямого воздействия абразивного потока. Снижение темпа износа наступает тем раньше, чем меньше угол атаки. Суммарный износ образцов в этот период лимитируется износом упрочняющих элементов.

Сравнение газоабразивного износа образцов, полученных механическим защемлением упрочняющих элементов, показало их более низкую стойкость по сравнению с образцами, в которых вставки диффузионно связаны с матрицей.

Очевидно, что экранирование стали износостойкой вставкой, в результате более медленного износа последней (зона II), имеет место как при сваривании, так и при механическом защемлении. Существенное различие в интенсивности изнашивания наблюдается при разрушении как вставки, так и основного металла в зоне I. Так, на границе упрочняющей вставки со сталью, в случае отсутствия металлического соединения между ними, глубина износа после 240 минут испытания составила 5,4 мм, а при качественной диффузионной связи - всего 3,8 мм. Можно предположить, что если при механическом защемлении отсутствие надежной связи между износостойким сплавом со сталью не препятствует срезу ее пограничных слоев, то в случае сваривания, наличие "отражающего" эффекта со стороны вставки приводит к меньшей интенсивности изнашивания пластичной основы, что, в свою очередь, препятствует оголению вставок и уменьшает интенсивность их разрушения. На изнашиваемых образцах видно, что пластичная матрица как бы "наплывает" на упрочняющие элементы в направлении атаки абразивной струи, при этом защищая их от нежелательного лобового удара в твердый сплав, в тоже время увеличивая угол атаки на стальную основу.

В результате исследований, проведенных в рамках главы 3, экспериментально установлены соотношения геометрических параметров армирующих элементов и отливки, обеспечивающих формирование качественной металлической связи. Получено, что при определенных соотношениях технологических параметров армирования, нарушаются условия направленного затвердевания сплавбв системы в зоне соединения, что недопустимо и приводит к формированию специфических дефектов усадочного характера в теле вставки на границе с залитым металлом. Экспериментально исследована и определена допустимая глубина подплавления упрочняющих элементов, обеспечивающих получение бездефектного соединения для использованных в работе сплавов.

В четвертой главе представлены результаты исследований по формированию паянной связи между армирующими элементами и матричным металлом с применением специальных промежуточных слоев из легкоплавких сплавов непосредственно в процессе литья с целью увеличения площади (объема) армирования. При этом происходит процесс, аналогичный традиционной пайке, но с использованием теплоты заливаемого расплава. Связь между армирующими элементами и основным металлом формируется в результате образования между ними шва из однородной по составу прослойки, которая, в свою очередь, формируется при взаимодействии с соединяемыми частями и последующей кристаллизацией расплава в зазоре.

Применительно к рассматриваемым литейным процессам, следует обеспечить намерзание заливаемого матричного металла на поверхность армирующих вставок с одновременным прогревом вставок, с нанесенным на их поверхность промежуточным легкоплавким сплавом, плавление последнего за счет теплоты залитого металла, физико-химическое взаимодействие (смачивание) расплава припоя с твердыми поверхностями основного и армирующего металла и последующее охлаждение с кристаллизацией и формированием структуры паянного соединения.

В работе, при использовании в качестве основных - железоуглеродистых сплавов (сталей, чугунов), наиболее полно удовлетворяют требованиям прочности и пластичности сплавы на основы меди и техническая медь, и, что очень важно, с

точки зрения теплофизических и физико-химических свойств. Указанные сплавы широко используется для пайки изделий из углеродистых конструкционных сталей и чугунов. В расплавленном состоянии как медь, так и сплавы на ее основе, отличаются высокой жидкотекучестью, довольно хорошо смачивают поверхность чугунных и стальных заготовок, затекая в мелкие капиллярные зазоры, образуя прочные и пластичные соединения.

В исследуемой системе отливка - промежуточный сплав - армирующая вставка, тепло передается от залитого металла к вставке в два этапа: вначале -через пористый слой промежуточного сплава, затем, при достижении последним температуры плавления - через расплав легкоплавкого сплава. Увеличение толщины вставки 8в/ б0 выше пределов, при которых происходит ее подплавление (0,155 для стали 110Г13Л и 0,165 для стали 35Л), приводит к тому, что легкоплавкий расплав промежуточного слоя всегда контактирует с твердыми поверхностями вставки и затвердевшей корочкой залитого металла. Необходимое условие смачивания в тепловом отношении, согласно исследованиям, обеспечивается при достижении твердой поверхностью температуры плавления (ликвидус) растекающейся жидкости (расплава), т. е. выполняется всегда.

С целью анализа тепловых процессов использовали математическое описание кинетики контактного плавления для стационарного случая, т. е. при постоянной толщине промежуточного слоя, детально разработанное и опробованное при разработке процессов традиционной контактно-реактивной пайки.

Компьютерное моделирование процесса теплопереноса и расчет условий нагрева обеих границ показал, что некоторый перепад температур в промежуточном слое возможен только в начальные моменты. По мере увеличения температуры поверхностных слоев вставки, параллельного нагрева и последовательного плавления промежуточного сплава, температурный градиент в нем уменьшается и при достижении температуры плавления у границы со вставкой не превышает 10-15° (по расчету) для обеих рассматриваемых сталей.

В данной работе за нижний предел граничной температуры принимали достижение на границе вставка - промежуточный слой температуры равной Тпл промежуточного сплава. В качестве верхнего температурного предела принимали условие - достижение на границе температуры солидус стали 1 ЮГ 13 Л, при ее использовании в качестве матричного сплава, и температуры солидус (ликвидус, т. к. интервал кристаллизации составляет 3-5 градусов) упрочняющего сплава 300Х28Н2, при использовании стали 35Л. В противном случае, при нагреве до более высоких температур, возможен контакт расплава промежуточного сплава с матрицей или вставкой в жидко-твердом (жидком) состоянии, что может привести к проникновению последнего в междендридное пространство более тугоплавких материалов для компенсации их усадки при затвердевании.

Качество смачивания в реальных условиях литейной формы анализировали по результатам практических заливок. Во избежание локального перегрева вставок и размыва промежуточных легкоплавких покрытий заливку организовывали снизу, сифоном, тангенциально через стержень. На рис. И и 12 видно, что при использовании материалов, выбранных в качестве флюсов, промежуточных сплавов и связующих, расплавившийся промежуточный сплав проникает и хорошо заполняет поры и даже остроугольные надрезы в теле армирующей вставки.

Анализ качества соединений, с точки зрения влияния традиционных флюсов и связующих, показал, что в зоне соединения имеются дефекты в виде газовых раковин и шлаковых включений. На подобных отливках, при аналогичных условиях заливки, указанные дефекты появляются в разных местах, как в горизонтальных разрезах, так и по высоте.

Очевидно, что если при паянии происходит последовательное плавление и направленное вытеснение флюсующих и связующих компонентов паяльной пасты на поверхность (или из зоны пайки), то в рассматриваемом случае, из-за больших скоростей заполнения формы металлом, удаления флюса и связующего не происходит. Продукты реакции (газификации, ошлаковывания) в значительном объеме оказываются в прослойке промежуточного сплава (рис. 13), или, при соответствующих тепловых условиях, оказываются замешанными в матричный металл (рис. 14).

Рис. 11 (х200). Проникновение расплава промежуточного сплава в поры на поверхности армирующей вставки

Рис. 12 (х200). Проникновение расплава промежуточного сплава в остроугольные надрезы поверхности армирующей вставки

Рис. 13 (х200). Газовая раковина в промежуточном слое

ч.?

Рис. 14 (х50). Газовая раковина в теле отливки на границе с промежуточным слоем

Поэтому в работе, в ходе экспериментальных заливок, на начальных этапах двигались в сторону уменьшения количества указанных добавок в состав промежуточных слоев. В конечном итоге, удовлетворительные результаты были получены без применения флюсов, с использованием в качестве связующего жидкого стекла в количестве 5 - 7 % с пониженной плотностью.

Принямая, что тепловые условия формирования отливок одинаковые, на поперечных разрезах по высоте и шлифах исследовали влияние соотношения толщин вставки (5В) и отливки (80), температурных режимов литья на качество металлического соединения (степень (площадь) припаивания (Вп), качество проплавления и адгезионной связи при формировании промежуточных, слоев).

При неизменном отношении толщины отливки к ее высоте равном 1/10, принятом в экспериментах, исследовались максимально возможные толщины (8В) армирующих элементов, обеспечивающих формирование качественного паянного соединения. При этом статистически пытались оценить получаемую площадь соединения (В„). На рис. 15 представлен график, построенный по экспериментальным данным Вп - §в/ 80. Видно, что площадь соединения, близкая к 80% (по 10% краевых эффектов на сторону не учитывалось), достигается при значительном перегреве металла при заливке (Тзал = 1773 К стали 110Г13Л и 1903 К стали 35Л.), при этом качественное паянное соединение получается для обеих сталей при соотношении 8„/ 50 = 0,4 - 0,45. Снижение температур заливки до рекомендуемых (при Вп близкой к 80% и прочих равных условиях) приводит к уменьшению данного соотношения до 8,/ 80 = 0,34 для стали 110Г13Л и 8,/ 80 = 0,37 для стали 35 Л.

Рис. 15. Зависимость площади припаивания (Вп) от толщины вставки (5V/R) при высоте вставки (hV/R) = 1,4 Температура заливки (Тзал) сталей, К: 1 - 35Л -1903; 2 - 35Л -1843; 3 -110Г13Л- 1773;4-110Г13Л- 1673

Качество соединений с использованием промежуточных легкоплавких сплавов при использовании указанных геометрических соотношений показано на рис. 16, 17.

Рис. 16 (х32). Качество соединения с использованием промежуточных легкоплавких сплавов

использованием в качестве промежуточного сплава латуни типа Л63

Рис. 17 (х200). Соединение с

Таким образом, серии опытных заливок практически подтвердили возможность получения биметаллических отливок с формированием соединения при помощи использования легкоплавких промежуточных сплавов.

В результате исследований, проведенных в рамках главы 4, показано, что с использованием промежуточных легкоплавких сплавов возможно дальнейшее увеличение относительной площади армирования (объема), позволяющее в более полной мере использовать преимущества биметаллических отливок. Экспериментально установлены соотношения геометрических параметров армирующих элементов и отливки, обеспечивающих формирование качественной связи с использованием промежуточных легкоплавких сплавов. Проанализированы дефекты, образующиеся при несоблюдении указанных технологических режимов, и условия их формирования.

В заключении работы сформулированы выводы и общие результаты исследования.

1. Проведенный анализ работ, посвященных формированию биметаллических отливок, показал, что с разной степенью эффективности используются все разновидности формирования соединения материалов в процессе литья.

Авторы, указывая недостатки того или иного способа соединения, решают, как правило, узкоспециализированные вопросы получения конкретного биметаллического изделия. Результаты проведенных исследований зачастую невозможно адаптировать для разработки технологии изготовления широкой номенклатуры литья.

2. В большинстве работ, уделяя основное внимание технологическим проблемам и режимам формирования отливок, не затрагиваются вопросы взаимосвязи технологических и конструктивных схем упрочнения с условиями эксплуатации, в частности, с преимущественным механизмом изнашивания и критериями, ограничивающими срок службы изделия.

Из анализа рассмотренных исследований можно сделать вывод, что подбор материалов и технологическая схема армирования должны учитывать условия эксплуатации конкретного изделия с анализом механизма его разрушения (наличия ударных нагрузок, абразивного износа, его характера, наличия и интенсивности теплосмен и т. п.).

При выборе способа упрочнения необходимо оценивать критерии, которые, в конечном итоге, определяют срок службы конкретного изделия (допустимую глубина износа, объемное изнашивание, потерю эффективной работоспособности, межремонтные сроки и т. п.)

3. С целью повышения надежности и качества механической связи армирующих элементов с металлом основы отливки разработана технология, экспериментально подобраны технологические параметры, а также составы твердых сыпучих и жидкообразных покрытий для центробежного литья с целью получения отливок с заданной поверхностной пористостью.

Разработана технология получения отливок из железоуглеродистых сплавов для использования в качестве армирующих элементов с локально шероховатой поверхностью методом литья по выплавляемым моделям.

Опробована технология, испытаны биметаллические отливки, полученные литьем в кокиль и под давлением, с механическим соединением за счет поверхностной пористости на чугунных гильзах с рубашкой из алюминиевого сплава.

4. Механические и эксплуатационные свойства биметаллических отливок с механическим соединением разнородных материалов исследованы на ряде реальных изделий, сравнивая с аналогичными характеристиками серийно производимых.

5. Проведено предварительное компьютерное моделирование и практическими экспериментами установлены возможные относительные соотношения между геометрическими параметрами упрочняющих элементов и отливки, необходимые для формирования металлической связи при получении биметаллических отливок в литейной форме.

Получено, что при определенных соотношениях технологических параметров армирования, нарушаются условия направленного затвердевания сплавов системы в зоне соединения, что недопустимо и приводит к формированию специфических дефектов усадочного характера в теле вставки на границе с залитым металлом.

Экспериментально исследована и определена допустимая глубина подплавления упрочняющих элементов, обеспечивающих получение бездефектного соединения.

6. Исследован механизм износа упрочненных стальных отливок в газоабразивном потоке (незакрепленный абразив). Получено, что относительная износостойкость возрастает с уменьшением угла атаки абразивного потока, что связано со снижением ударной составляющей при касательном приложении нагрузки. При малых углах атаки абразива (а = 10 - 20°) стойкость отливок из сталей 110Г13Л и 35Л за счет армирования вставками из высокохромистого чугуна может быть повышена в 1,4 - 1,8 раза в зависимости от характера соединения упрочняющих элементов с матрицей и правильного подбора схемы упрочнения.

Выявлено дополнительное увеличение износостойкости за счет экранирующего эффекта вставок, ограничивающего износ матричного металла и "отражающего" эффекта, заключающегося в уменьшении износа матрицы в результате действия вставки, расположенный дальше по ходу абразивного потока. Экранирующее действие вставок в большей степени проявляется с уменьшением угла атаки изнашивающей среды. В случае воздействия потоком незакрепленного

абразива или газоабразивным потоком, экранирующий эффект достигает максимального значения ири равномерном расположении наибольшего возможною количества упрочняющих вставок на изнашиваемой поверхности.

7. Из полученных экспериментальных данных установлены предельно возможные соотношения между геометрическими параметрами армирующих элементов и отливки, необходимые для образования металлической связи при упрочнении в литейной форме.

Практические исследования показали определенные трудности при формировании биметаллического изделия, связанные с узкими температурными интервалами технологического процесса, жесткими геометрическими соотношениями в системе вставка - отливка, что не всегда позволяет достигать желаемых результатов с точки зрения улучшения служебных характеристик изделия в целом.

Показано, что с использованием промежуточных легкоплавких сплавов, возможно дальнейшее увеличение относительной площади армирования (объема), позволяющее в более полной мере использовать преимущества биметаллических отливок.

8. На основании анализа существующих работ сделан подбор материалов для промежуточных легкоплавких слоев: сплавов, флюсов, связующих, обеспечивающих соединение матричного сплава с армирующим через промежуточный легкоплавкий металл.

Практические эксперименты позволили оценить эффективность использования выбранных материалов, способов нанесения на армирующие элементы.

В работе проведен практический анализ характерных дефектов, образующихся в зоне соединения материалов при осуществлении пайки непосредственно в литейной форме за счет тепла залитого металла.

9. Экспериментально установлены соотношения геометрических параметров армирующих элементов и отливки, обеспечивающих формирование качественной связи с использованием промежуточных легкоплавких сплавов.

Основные положения по диссертационной работе опубликованы:

1. Фурман E.JL, Казанцев С.П., Тактуев A.C. Биметаллические отливки чугун -алюминий./ Литейщик России. 2005. JVs9. С. 7-10.

2. Тактуев A.C., Фурман Е.Л. Закономерности газоабразивного износа биметаллических отливок / Труды III Международной научно-практической конференции "Прогрессивные литейные технологии". МИСиС. Москва. 2005. с. 61-66.

3. Тактуев A.C., Фурман Е.Л. Особенности формирования биметаллических отливок / Труды XII Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых СТТ 2006. Томск. ТПУ. 2006. с. 37 - 40.

4. Тактуев A.C., Фурман Е.Л. Технология литья биметаллических изделий, отливок / Труды XII Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых СТТ' 2006. Томск. ТПУ. 2006. с. 40 - 42.

Екатеринбург Ризография Подписано в печать

Тираж 100 экз. Заказ № 78

Ризография НИЧ ГОУ ВПО УГТУ - УПИ 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ ПРИМЕНЯЕМЫХ МЕХАНИЗМОВ СОЕДИНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ МЕТАЛЛОВ В ОДНОМ ИЗДЕЛИИ.

1.1 Механическая связь.

1.2 Металлическая связь.

1.3 Паянное соединение.

1.4 Выводы.

2. МЕХАНИЧЕСКОЕ СОЕДИНЕНИЕ РАЗНОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ В ОДНОМ ИЗДЕЛИИ.

2.1. Постановка задачи по созданию надежного механического соединения разнородных металлов в одном изделии.

2.2. Выбор материалов и практическое опробование способов формирования пористой поверхности на чугунных отливках.

2.3. Практическая отработка способов формирования биметаллических отливок.

2.4. Исследование механических и эксплуатационных свойств биметаллических отливок.

2.4.1. Механические свойства.

2.4.2. Испытания на жесткость.

2.4.3. Исследования теплофизических свойств и тепловой работы при термоциклировании.

2.5. Выводы.

3. ФОРМИРОВАНИЕ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ С ОБРАЗОВАНИЕМ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ СВЯЗИ.

3.1. Постановка задачи.

3.2. Моделирование тепловых процессов взаимодействия жидкого металла с армирующими элементами.

3.3. Экспериментальное исследование закономерностей формирования металлического соединения.

3.3.1. Выбор материалов для армирования и методика проведения экспериментов.

3.3.2. Анализ результатов экспериментальных работ.

3.4. Исследование механических и эксплуатационных свойств биметаллических отливок с металлической связью.

3.4.1. Изучение закономерностей износа биметаллических образцов с различными видами соединений.

3.5. Выводы.

4. СОЕДИНЕНИЕ РАЗНОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ В ПРОЦЕССЕ ЛИТЬЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ СЛОЕВ.

4.1. Постановка задачи по формированию соединения разнородных металлов в одном изделии с использованием промежуточных слоев.

4.2. Выбор материалов и способа нанесения промежуточных слоев.

4.4. Экспериментальное исследование закономерностей формирования соединения.

4.4.1. Влияние температурных режимов на расплавление, растекание и смачивание твердой поверхности, формирование дефектов.

4.4.2. Формирование биметаллического изделия при литье.

4.5 Выводы.

Увеличение срока службы деталей машин, механизмов, инструмента, повышение их надежности, удлинение межремонтных интервалов являются ф актуальной проблемой современного машиностроения. Решение этих задач определяется, в частности, качественными и, зачастую, неоднозначными служебными характеристиками литых деталей, на долю которых приходится от 30 до 50% массы изготавливаемых машин.

Во многих случаях выход из строя частей, рабочих органов машин обусловлен локальным (поверхностным или объемным) изнашиванием поверхностей и объемов в местах интенсивного взаимодействия с сопрягаемой деталью или рабочей средой. При этом, при необходимости обеспечить большую поверхностную или объемную локальную прочность (твердость, а соответственно и износостойкость), как правило, требуется ® иметь пластичную матрицу или сердцевину для придания эксплуатационных свойств изделию в целом. Указанные противоречивые характеристики невозможно обеспечить использованием одного материала, поэтому целесообразно в одном изделии сочетать уникальные свойства различных сплавов, что, применительно к литейному производству, достигается путем локального упрочнения - поверхностного, объемного упрочнения путем армирования.

Для повышения эксплуатационных свойств рабочих поверхностей или локальных объемов металлургическими методами широко используются различные технологии: наплавка, химико-термическая обработка, напыление и др. Однако, во всех случаях требуется создание дополнительного металлургического передела с соответствующими затратами материальных средств, привлечением дополнительной рабочей силы и специалистов данной квалификации.

Литейные методы дают возможность, не используя дополнительных технологий, придавать локальным зонам отливки особые специальные свойства непосредственно в процессе литья. Для этих целей на поверхность литейной формы наносят обмазки или в полость формы устанавливают пористые, монолитные элементы из сплавов, имеющих характеристики, отличные от таковых матричного сплава (например, повышенная износостойкость), которые после заливки металла образуют биметаллическое армированное) изделие. При формировании указанных отливок между матричным металлом и армирующими элементами происходит теплофизическое и физико-химическое взаимодействие определяющее, в конечном итоге, как физико-механические свойства отдельных зон отливки, так и характеристики изделия в целом.

Преимущества литейных методов придания специальных свойств деталям машин, механизмов, инструменту в том, что они не требуют специального оборудования, не удлиняют цикл изготовления и могут быть осуществлены специалистами-литейщиками без привлечения специалистов других металлургических профессий.

В настоящее время накоплен значительный практический опыт получения отливок, состоящих из двух и более сплавов, многими исследователями изучались закономерности взаимодействия расплавленного металла с поверхностью армирующих элементов, разработано достаточное количество практических рекомендаций, направленных на улучшение качества соединения различных по свойствам сплавов в одном изделии. Однако, несмотря на очевидные преимущества и перспективу использования армированных и биметаллических отливок, их изготовление и применение не находит широкого применения.

Это связано, в первую очередь, с недостаточным исследованием общих закономерностей формирования указанных литых изделий. При конструировании и разработке технологии изготовления армированной отливки приходится сталкиваться со сложным и не всегда обоснованным выбором характера соединения армирующих элементов с матричным металлом в зависимости от условий эксплуатации. Возникают трудности при задании технологических параметров армирования (соотношение толщин вставок и основного металла, температур подогрева вставок и заливки металла и т. п.) для обеспечения необходимого качества соединения и свойств изделия в целом. Всегда оставляет сомнения вопрос выбора схемы армирования в зависимости от условий эксплуатации и целесообразности проводимых мероприятий с учетом ожидаемого эффекта повышения служебных характеристик отливки.

Основные задачи исследования:

1. На основании анализа возможных механизмов формирования соединения армирующих элементов теоретически обосновать и практически исследовать технологические закономерности образования различных по характеру связей между вставками и заливаемым металлом.

2. Установить теплофизические и физико-химические закономерности формирования механической, металлической и паянной связи в биметаллическом изделии.

3. Исследовать возможности повышения качества (прочности, глубины подплавления вставок, степени армирования) соединений различного характера с целью достижения максимального эффекта.

4. Путем практических экспериментов оценить эффективность различных схем армирования, видов соединений во взаимосвязи с условиями эксплуатации конкретных изделий.

К защите выносятся:

- закономерности взаимодействия металлического расплава с армирующими элементами при формировании механической, металлической и паянной связи; влияние технологических параметров литья, теплофизических свойств сплавов рассматриваемой системы на механизм образования связи, условия образования характерных дефектов;

- количественные соотношения между толщинами армирующих элементов и основным металлом (отливкой), обеспечивающие получение качественных отливок при различных видах соединений с различной степенью армирования;

- результаты исследований по получению соединения с механической связью за счет формирования переходного слоя с пористостью на поверхности железоуглеродистых заготовок;

- рекомендации по конструированию армированных отливок на основании результатов практических исследований по опробованию различных схем упрочнения в зависимости от условий эксплуатации.

4.5 Выводы

1. Из полученных экспериментальных данных установлены предельно возможные соотношения между геометрическими параметрами армирующих элементов и отливки, необходимые для образования металлической связи ф при упрочнении в литейной форме.

Практические исследования показали определенные трудности при формировании биметаллического изделия, связанные с узкими температурными интервалами технологического процесса, жесткими геометрическими соотношениями в системе вставка - отливка, что не всегда позволяет достигать желаемых результатов с точки зрения улучшения служебных характеристик изделия в целом.

Показано, что с использованием промежуточных легкоплавких сплавов возможно дальнейшее увеличение относительной площади армирования (объема), позволяющее в более полной мере использовать преимущества ф биметаллических отливок.

2. На основании анализа существующих работ сделан подбор материалов для промежуточных легкоплавких слоев: сплавов, флюсов, связующих, обеспечивающих соединение матричного сплава с армирующим через промежуточный легкоплавкий металл.

Практические эксперименты позволили оценить эффективность использования выбранных материалов, способов нанесения на армирующие элементы.

В работе проведен практический анализ характерных дефектов, образующихся в зоне соединения материалов при осуществлении пайки непосредственно в литейной форме за счет тепла залитого металла.

3. Экспериментально установлены соотношения геометрических параметров армирующих элементов и отливки, обеспечивающих формирование качественной связи с использованием промежуточных легкоплавких сплавов.

Проанализированы дефекты и условия их формирования, образующиеся при несоблюдении указанных технологических режимов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведенный анализ работ, посвященных формированию биметаллических отливок, показал, что с разной степенью эффективности используются все разновидности формирования соединения материалов в процессе литья.

Авторы, указывая недостатки того или иного способа соединения, решают, как правило, узкоспециализированные вопросы получения конкретного биметаллического изделия. Результаты проведенных исследований зачастую невозможно адаптировать для разработки технологии изготовления широкой номенклатуры литья.

2. В большинстве работ, уделяя основное внимание технологическим проблемам и режимам формирования отливок, не затрагиваются вопросы взаимосвязи технологических и конструктивных схем упрочнения с условиями эксплуатации, в частности, с преимущественным механизмом изнашивания и критериями, ограничивающими срок службы изделия.

Из анализа рассмотренных исследований можно сделать вывод, что подбор материалов и технологическая схема армирования должны учитывать условия эксплуатации конкретного изделия с анализом механизма его разрушения (наличие ударных нагрузок, абразивный износ, его характер, наличие и интенсивность теплосмен и т. п.).

При выборе способа упрочнения необходимо оценивать критерии, которые в конечном итоге, определяют срок службы конкретного изделия (допустимая глубина износа, объемное изнашивание, потеря эффективной работоспособности, межремонтные сроки и т. п.)

Результаты опубликованных исследований убедительно показывают, что в зависимости от конкретных условий эксплуатации, требований, предъявляемым к литым изделиям, с высокой эффективностью могут реализовываться все указанные механизмы соединения армирующих элементов и матричного металла в биметаллической отливке.

3. С целью повышения надежности и качества механической связи армирующих элементов с металлом основы отливки разработана технология, экспериментально подобраны технологические параметры, а также составы твердых сыпучих и жидкообразных покрытий для центробежного литья с целью получения отливок с заданной поверхностной пористостью.

Разработана технология получения отливок из железоуглеродистых сплавов, для использования в качестве армирующих элементов, с локально шероховатой поверхностью методом литья по выплавляемым моделям.

Опробована технология, испытаны биметаллические отливки, полученные литьем в кокиль и под давлением с механическим соединением за счет поверхностной пористости на чугунных гильзах с рубашкой из алюминиевого сплава.

4. Механические и эксплуатационные свойства биметаллических отливок с механическим соединением разнородных материалов исследованы на ряде реальных изделий, сравнивая с аналогичными характеристиками серийно производимых:

- прочность защемления упрочняющих элементов в матричном металле у буровых коронок. Получено, что по усилию выдавливания армирующей вставки из основы, литые биметаллические коронки не уступают паянным. В конечном итоге разрушение происходит по твердой вставке, а не по соединению; износостойкость в потоке незакрепленного абразива бил углеразмольных мельниц. Результаты промышленных испытаний показали, что стойкость армированных в процессе литья бил сопоставима с наплавленными. При этом существенно упрощается и удешевляется технология их изготовления, экономится до 2,0 - 2,2 кг твердого сплава, используемого для наплавки;

- жесткость биметаллической конструкции в сравнении с цельнолитой цилиндров воздушного охлаждения. Показано, что степень коробления биметаллических цилиндров на 15 - 30% ниже, чем цельнолитых.

5. Проведено предварительное компьютерное моделирование и практическими экспериментами установлены возможные относительные соотношения между геометрическими параметрами упрочняющих элементов и отливки, необходимые для формирования металлической связи при получении биметаллических отливок в литейной форме.

Получено, что при определенных соотношениях технологических параметров армирования нарушаются условия направленного затвердевания сплавов системы в зоне соединения, что недопустимо и приводит к формированию специфических дефектов усадочного характера в теле вставки на границе с залитым металлом.

Экспериментально исследована и определена допустимая глубина подплавления упрочняющих элементов, обеспечивающих получение бездефектного соединения.

Экспериментально показано, что уменьшение толщины вставок на 1520% ниже оптимальной приводит к развитию усадочных дефектов, увеличение на 10-15% ведет к существенному несвариванию вставок с залитой сталью.

6. Исследован механизм износа упрочненных стальных отливок в газоабразивном потоке (незакрепленный абразив). Получено, что относительная износостойкость возрастает с уменьшением угла атаки абразивного потока, что связано со снижением ударной составляющей при касательном приложении нагрузки. При малых углах атаки абразива а = 10 -20° стойкость отливок из сталей 110Г13Л и 35Л за счет армирования вставками из высокохромистого чугуна может быть повышена в 1,4 - 1,8 раза в зависимости от характера соединения упрочняющих элементов с матрицей и правильного подбора схемы упрочнения.

Выявлено дополнительное увеличение износостойкости за счет экранирующего эффекта вставок, ограничивающего износ матричного металла и "отражающего" эффекта, заключающегося в уменьшении износа матрицы в результате действия вставки, расположенной дальше по ходу абразивного потока. Экранирующее действие вставок в большей степени проявляется с уменьшением угла атаки изнашивающей среды. В случае воздействия потоком незакрепленного абразива или газоабразивным потоком экранирующий эффект достигает максимального значения при равномерном расположении наибольшего возможного количества упрочняющих вставок на изнашиваемой поверхности.

7. На полученных экспериментальных данных установлены предельно возможные соотношения между геометрическими параметрами армирующих элементов и отливки, необходимые для образования металлической связи при упрочнении в литейной форме.

Практические исследования показали определенные трудности при формировании биметаллического изделия, связанные с узкими температурными интервалами технологического процесса, жесткими геометрическими соотношениями в системе вставка - отливка, что не всегда позволяет достигать желаемых результатов с точки зрения улучшения служебных характеристик изделия в целом.

Показано, с использованием промежуточных легкоплавких сплавов возможно дальнейшее увеличение относительной площади армирования (объема), позволяющее в более полной мере использовать преимущества биметаллических отливок.

8. На основании анализа существующих работ сделан подбор материалов для промежуточных легкоплавких слоев: сплавов, флюсов, связующих, обеспечивающих соединение матричного сплава с армирующим через промежуточный легкоплавкий металл.

Практические эксперименты позволили оценить эффективность использования выбранных материалов, способов нанесения на армирующие элементы.

В работе проведен практический анализ характерных дефектов, образующихся в зоне соединения материалов при осуществлении пайки непосредственно в литейной форме за счет тепла залитого металла.

9. Экспериментально установлены соотношения геометрических параметров армирующих элементов и отливки, обеспечивающих формирование качественной связи с использованием промежуточных легкоплавких сплавов.

Проанализированы дефекты и условия их формирования, образующиеся при несоблюдении указанных технологических режимов.

1. Смеляков Н.В. Армированные отливки. М.: Машгиз, 1968. - 166 с.

2. Тен Э.Б., Бишкетов К.Б. Повышение срока службы зубьев ковшей карьерных экскаваторов. Литейное производство, 1981, № 10, с. 18 - 19.

3. Лакедемонский A.B. Биметаллические отливки. М.: Машиностроение, 1984.- 180 с.

4. Быстров В.А., Нагибин В.М. Быстрое A.B. Армирование отливок износостойким спеченным сплавом. Литейное производство, 1982, №10, с.27-28.

5. Парасюк П.Ф., Шурапей М.М., Дробот Н.И. Стальные отливки с биметаллическими участками. Литейное производство, 1980, №8, с 26 - 27.

6. Пихельсон В.Ф., Найчук В.И., Рыльников Б.С. Армированные стальные отливки корпусов задвижек. Литейное производство, 1972, №2, с 2 - 3.

7. Фурман Е.Л., Казанцев С.П., Минин М.В. Особенности формирования отливок сталь чугун. В кн.: Труды VI съезда литейщиков России. -Екатеринбург, 2003, с. 68 - 72.

8. Казанцев С.П. Совершенствование метода армирования стальных отливок на основе изучения тепловых и физико-химических условий их формирования.: Автореф. . дис. канд. техн. наук. Свердловск, 1986.

9. Костенко Г.Д., Снежко A.A., Ульшин В.И. Влияние температурных параметров на процесс растворения стали в жидком чугуне. В кн.: Литье биметаллических изделий. - Киев, 1976, с. 32 - 39.

10. Снежко A.A., Костенко Г.Д., Ульшин В.И. Формирование переходного слоя в биметаллических отливках сталь-чугун. В кн.: Литье биметаллических изделий. - Киев, 1976, с. 26 - 32.

11. Гималетдинов Р.Х., Капустина Л.С., Мирзоян Г.С. Особенности производства мельничных вальцов для пищевой промышленности. В кн.: Труды VI съезда литейщиков России. Екатеринбург, 2003, с. 47 - 50.

12. Особенности кристаллизации двухслойных отливок. /A.M. Михайлов, Н.С. Беспалов, М.К. Сарлин и др. Литейное производство, 1973, №7, с 26-28.

13. Фурман Е.Л. Создание и совершенствование технологий получения композиционных отливок на основе изучения капиллярного взаимодействия в литейной форме: Дис. . доктора техн. наук. Свердловск, 1990. 526 с.

14. Митрофанов М.Н. Совершенствование метода, тепловые и физико-химические условия поверхностного упрочнения стальных отливок: Автореф. .дис. канд. техн. наук. Свердловск, 1983.

15. Ясногородский В.И., Мурзин С.Ф., Тимофеева Э.Я. Армирование стальных отливок твердосплавными штырями. Литейное производство, 1973, №3, с. 44.

16. Гарбер М.Е., Романов О.М., Цыпин И.И. О производстве комбинированных (сталь износостойкий чугун) отливок. - Литейное производство, 1980, № 6, С. 20 - 21.

17. Сарлин М.К. Разработка, исследование и промышленное внедрение способов поверхностного упрочнения литых деталей горно металлургического оборудования: Автореф. . дис. канд. техн. наук. М., 1980.

18. Особенности кристаллизации двухслойных отливок / А.М. Михайлов, Н.С. Беспалов, М.К. Сарлин и др. Литейное производство, 1973, № 7, с. 26 - 28.

19. Гарбуз Н.А. Металлические композиционные материалы. В кн.: Литые биметаллические детали машин: Тр. Кубанского гос. ун-та,- Краснодар, 1972, с. 3-8.

20. Заявка 53-25807 (Япония). Способ получения металлических составных заготовок / Кавасаки Сэйтэцу К.К. Опубл. 28.07.1988.

21. Патент 3820585 (США). Method for the production of multilayer métal blanks / G.A. Piven, N.K. Khodich. Опубл. 28.07.1978.

22. Костенко Г.Д., Фрумкин Е.И. Некоторые свойства защитных покрытий на основе синтетических боратных шлаков. В кн.: Литье биметаллических изделий. - Киев, 1976, с 16-26.

23. Шадров Н.Ш., Плотников Г.Н., Герасимов В.В. Технология изготовления биметаллических цилиндровых втулок буровых насосов с внутренним слоем из высокохромистого чугуна. Труды VI съезда литейщиков России. - Екатеринбург: Изд. УГТУ-УПИ, 2003. с. 134 - 139.

24. Поздняк Л.А., Ульшин В.И., Костенко Г.Д., Влияние С, Сг, Мп на процесс формирования переходного слоя биметаллических отливок на основе железа. В кн.: Литье биметаллических изделий. - Киев, 1976, с 39-50.

25. Суходольская Е.А., Даниленко Е.А. Некоторые вопросы формирования структуры литого биметалла. Вестник Харьковского политехи, ин-та. -Харьков: Вища школа, 1973, №5, с 139-140.

26. Структура и свойства белого чугуна для деталей насосов. /В.М. Колокольцев, П.А. Молочков, М.Г. Потапов и др. Труды III Международной научно-практической конференции "Прогрессивные литейные технологии", Изд. МИСиС, 2005. с. 66 - 70.

27. Исследование абразивно-коррозионной стойкости хромистых чугунов. /Л.Я. Козлов, Е.В. Рожкова, A.A. Кириллов и др. Труды III Международной научно-практической конференции "Прогрессивные литейные технологии", Изд. МИСиС, 2005. с. 55 - 61.

28. Литейные свойства белых чугунов. /Е.В. Рожкова, A.A. Кириллов, А.Ю. Дядькова и др. Труды III Международной научно-практической конференции "Прогрессивные литейные технологии", Изд. МИСиС, 2005. с. 50-55.

29. Цыпин И.И. Белые износостойкие чугуны. М.: Металлургия, 1983. -176 с.

30. Гладкова Г.И., Киселев Ю.И. Отливка деталей грунтовых насосов из чугуна ИЧХ17. Литейное производство, 1971, № 7, с. 10 - 11.

31. Шабуев С.А. Применение хромистых чугунов для втулок буровых насосов. Литейное производство, 1971, № 9, с. 10 - 11.

32. Повышение износостойкости отливок /В.В. Хлынов, Б.В. Царевский, Ю.Н. Терсков и др. В кн.: Повышение прочности отливок в машиностроении. - М.: Наука, 1981, с. 150 - 154.

33. Толстых Л.Г., Фурман Е.Л. Наплавочные материалы и технология наплавки. Учебн. пособие: Екатеринбург, Изд. ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. 2004, 99 с.

34. Пайка и металлизация сверхтвердых инструментальных материалов. Под общ. ред. Найдич Ю.В. Киев, "Наукова думка", 1977. 185 с.

35. Заявка 57-28665 (Япония). Способ литья биметаллических отливок с износостойкими поверхностями /Кавакита Кацукико, Фудзивара Тэцуо, Судзуки Кадзуо. Опубл. 16.02.82.

36. Патент 3744547 (США). Method for cladding copper and copper alloys to steels substrates / Chester E. Bieniosek, Robert H. Kachir, Arthus J. Pignocco. / -Опубл. 05.07.77.

37. Патент 4033399 (США). Methods of manufacturing crank case envelopes for rotary piston internal combustion engines with sintered metal plug support / Jean J.L. Panhard. - Опубл. 10.07.83.

38. Волков Ю.А., Чурик M.H., Шинкевич А.И. Поверхностное легирование отливок. В кн.: Новое в литейном производстве: Изд. Белорусского ун-та. -Минск, 1970, с. 11-12.

39. Патент 3841386 (США). Method of joining a beryllium workpiece to light metals / Itaru Niimi, Kametaro Narhimoto, Yasuhisa Kaneko. Опубл. 15.06.74.

40. Патент 3963450 (США). Method reinforced cast product and method of making / Barry J. Davies. Опубл. 15.10.76.

41. А. с. 71779 (СССР). Способ изготовления бурового инструмента. / A.M. Каспаров. Опубл. в Б.И., 1977. № 34.

42. А. с. 92259 (СССР). Способ изготовления литых чугунных многолезвийных инструментов. /B.C. Журавлев. Опубл. в Б.И., 1979. № 14.

43. Справочник по пайке. Справочник/ Под ред. И.Е. Петрунина. М.: Машиностроение, 1984. - 400 с.

44. Лоцманов С.Н., Петрунин И.Е. Пайка металлов. М.: Машиностроение, 1966.-251 с.

45. Таблицы физических величин: Справочник/ Под ред. И.К. Кикоина. М.: Атомиздат, 1976. - 1006 с.

46. Хряпин В.Е. Справочник паяльщика. М.: Машиностроение, 1981. - 131 с.

47. Кэй Д., Лэби Т. Таблицы физических и химических постоянных. М.: ГИФМЛ, 1962.-170 с.

48. Чиркин B.C. Теплофизические свойства материалов. М.: ГИФМЛ, 1969.-211 с.

49. Смитлз К.Д. Металлы: Справочник. М.: Металлургия, 1980. - 252 с.

50. Герасимов Я.И., Крестовников А.И., Шахов А.С. Химическая термодинамика в цветной металлургии. М.: Мераллургиздат, 1971, т. 2. -262 с.

51. Куфайкин А.Я. Особенности формирования паянных соединений таврового типа. В кн.: Надежность и качество паянных изделий. Саратов, 1982. 187 с.

52. Способы пайки. В кн.: Справочник по пайке/ Под ред. С.Н. Лоцманова, И.Е. Петрунина, В.Н. Фролова. - М.: Машиностроение, 1975. 306 с.

53. Вершок Б.А., Новосадов B.C. Расчет нестационарной кинетики и процесса контактного плавления. Физика и химия обработки материалов. 1974. №2, с. 61 -65.

54. Савицкая JI.K. Расчет скорости контактного плавления эвтектических систем. Известия вузов. Физика, 1972. № 6, с. 11 - 13.

55. Савицкая JI.K., Савицкий А.П. Термодинамика и механизм контактного плавления металлов. В кн.: Поверхностнык явления в расплавах и возникающих из них твердых фазах. Нальчик: КБКИ, 1965. 136 с.

56. Лашко Н.Ф., Лашко C.B. Пайка металлов. М.: Машиностроение, 1987. 328 с.

57. Петрунин И.Е. Физико-химические процессы при пайке. М.: Высшая школа, 1973. 254 с.

58. Клочко Н.А. Основы технологии пайки и термообработки твердосплавного инструмента. М.: Металлургия, 1981. 200 с.

59. Сильман Г.И., Печенкина Л.С., Щетинин А.А. Обеспечение износостойкости отливок при достаточной ударной вязкости. Труды VI съезда литейщиков России. - Екатеринбург: Изд. УГТУ-УПИ, 2003. с. 139 -142.

60. Флюсы для плавки и литья сложнолегированных латуней. /Р.К. Мысик, C.B. Брусницин, И.А. Вайс и др. Труды VI съезда литейщиков России. -Екатеринбург: Изд. УГТУ-УПИ, 2003. с. 283 - 289.

61. Ковалева Э.М., Яфаева Е.А. Изучение свойств флюсов разных составов, предназначенных для плавки латуней. Науч. тр. ин-та Гипроцветметобработка, 1975. №43, с. 30 - 35.

62. Применение модифицированного жидкостекольного связующего при разработке притивопригарных покрытий. / В.Г. Гурлев, Смолко В.А., Дворяшина Ю.С. и др. Труды VI съезда литейщиков России. Том 2. -Екатеринбург: Изд. УГТУ-УПИ, 2003. с. 67-73.

63. Технология производства крупных центробежнолитых биметаллических валков. / Р.Х. Гималетдинов, С.П. Павлов, А.А. Гулаков и др. Труды VI съезда литейщиков России. Том 2. - Екатеринбург: Изд. УГТУ-УПИ, 2003. с. 186- 188.

64. Бабкин В.Г., Завгороднев П.В. Исследование технологии получения армированных отливок из алюминиевых сплавов. Труды конференциилитейщиков России "Совершенствование литейных процессов". Екатеринбург: УГТУ, 1997. с. 160.

65. Баландин Г.Ф. Основы формирования отливки. Ч. 2. М.: Машиностроение, 1976. 328 с.

66. Костенко Г.Д., Снежко A.A. Технологические основы процессов получения биметаллических отливок/ Литейное производство. 1979. № 5. С. 25.

67. Теория и практика процессов получения биметаллических и многослойных отливок / Сб. науч. тр. АН УССР ИПЛ. 1990. С. 74 79.

68. Диффузионное перераспределение легирующих элементов при формировании биметаллических отливок / Г.Д. Костенко, В.Б. Крик, В.В. Горский и др. // Литейное производство. 1986. № 8. С. 9 10.

69. Костенко Г.Д., Легенчук В.И. Теория и практика процессов получения биметаллических и многослойных отливок: Сб. науч. тр. / АН УССР. Институт проблем литья. Киев, 1987. С. 22 26.

70. Пашков И.Н. и др. Справочник по пайке. М.: Машиностроение, 2003. -430с.

71. Сварка. Резка. Контроль: Справочник. В 2-х томах / Под общ. ред. Н.П. Алешина, Г.Г. Чернышева. М.: Машиностроение, 2004. Т. 2 / Н.П. Алешин, Г.Г. Чернышев, А.И. Акулов и др. - 480 с

72. Рыжиков A.A. Основные закономерности формирования отливок /

73. A.А.Рыжиков, В.И.Фокин // Тез. докл. обл. науч.-техн. конф. "Прогрессивные методы получения отливок".- Горький, 1989.- С.5 6.

74. Специальные способы литья: Справочник. В.А. Ефимов, Г.А. Анисович,

75. B.Я. Бабич и др.; Под общ. ред. В.А. Ефимова. — М.: Машиностроение, 1991. 734 с.

76. Повышение долговечности бил молотковых дробилок / Л.С. Малинов, Е.Я. Харланова, М.В. Дубина и др. // Технология и организация пр-ва.- 1986.-№4,-С. 42-43.

77. Малинов JI.C. Повышение износостойкости молотков дробилок ДДР /Л.С. Малинов, А.П. Чейлях, С.Н. Гринберг // Труды ВНИЭКИпродмаш.- М., 1980.- С. 26-28.

78. Л.С. Малинов, В.А. Муратов, О.Г. Соловьёв // Современные методы ф наплавки и наплавочные материалы: Тез. докл. III Респ. науч.-техн. конф,1. Харьков, 1981.

79. Исследование процесса кристаллизации биметаллических слитков, получаемых электрошлаковой отливкой / Е.А. Казачков, С.Л. Макуров, В.Ф. Алакозов и др. // Сталь.- 1982.- № 8.- С. 48-50.

80. Проектирование технологии пайки металлических изделий. Справочник.

81. Лашко С.В., Пичугин В.М. и др. Металлургия, 1983., 280 с.

82. Васильева А.Г. Прокошкин Д.А. Скляров Н.М. В кн.: Повышение конструктивной прочности сталей и сплавов. М.: МДНТП, 1970, т.2 с. 81 - 83.

83. Бобылев A.B. Механические и технологические свойства металлов: Справочник. М.: Металлургия, 1980, 296 с.

84. Испытание материалов: Справочник/ под ред. Блюменауэра X.:/ Пер с нем. под ред. Бернштейна М.Л. М.: Металлургия, 1979, 447 с.

85. Малинов Л.С. Фазовые превращения в Fe — Мп сплавах при нагружении / Л.С. Малинов // Мартенситные превращения в металлах и сплавах: Докл.ф междунар. конф. "ICOMAT- 77" (Киев, 16-20 мая 1977г.).- К., 1979.1. С. 104-108.

86. A.c. 928833 СССР, МКИ С 22 С 37/10. Износостойкий чугун / В.А. Муратов, Л.С. Малинов, В.Я. Зусин и др.- № 3220469/22-02; Заявлено 16.12.80; Опубл. .14.01.82, Бюл. № 18.

87. Е.Е. Барышев, Л.Г. Савина, Г.В. Тягунов и др. О механизме затвердевания железоуглеродистого сплава. Труды VI съезда литейщиков России. Екатеринбург: Изд. УГТУ-УПИ, 2003. с. 72 - 77.

88. М.А. Филиппов, Г.Н. Плотников, Т.А. Белозерова. Литейные износостойкие марганцевые стали со структурой метастабильного аустенита.

89. Труды VI съезда литейщиков России. Екатеринбург: Изд. УГТУ-УПИ, 2003. с. 173 - 177.

90. Р.Х. Гималетдинов, А.В. Копьев, А.В. Смолокуров и др. Центробежная машина для производства крупногабаритных биметаллических заготовок. Труды VI съезда литейщиков России. Екатеринбург: Изд. УГТУ-УПИ, 2003. с. 206 - 208.

91. С.Н. Злыгостев. Компьютерное моделирование литейных процессов: состояние и перспективы развития. Труды VI съезда литейщиков России. -Екатеринбург: Изд. УГТУ-УПИ, 2003. с. 251 261.

92. Н.Г. Гиршович. Кристаллизация и свойства чугуна в отливках. М.: Машиностроение. 1966. 564 с.

93. Справочник по чугунному литью. /Под ред. Н.Г. Гиршовича. Д.: Машиностроение. 1978. 758 с.

94. Бобро. Ю.Г. Легированные чугуны. М., Металлургия. 1976, 286 с.

95. Флеминге М. Процессы затвердевания. М.: Мир, 1977, 423 с.

96. Чалмерс Б. Теория затвердевания. М.: Металлургия, 1968. 288 с.

97. Мешков Ю.Я., Пахаренко Г.А. Структура металла и хрупкость стальных изделий. Киев: Наук. Думка. 1985. 267 с.