Дорошенко В.C., Шинський І.О.

(ФТІМС НАН України, м. Київ)

ПРО РОЗРОБКУ НАУКОВИХ ТА ТЕХНОЛОГІЧНИХ ЗАСАД КОНСТРУЮВАННЯ ВИЛИВКІВ, ОПТИМАЛЬНИХ ПРОЦЕСІВ ЇХ ВИРОБНИЦТВА І АВТОМАТИЗОВАНИХ МЕТОДІВ ПРОЕКТУВАННЯ

Розробка наукових та технологічних засад для створення литих конструкцій з залізовуглецевих й кольорових сплавів, оптимальних процесів їх одержання і автоматизації проектування перш за все ґрунтується на аналізі бази даних наявних конструкцій та матеріалів. В процесі створення бази даних високоміцних залізовуглецевих та кольорових сплавів та бази даних литих конструкцій з монолітних чи армованих зазначених сплавів низької металоємності, в першу чергу для  транспортних засобів (автомобілі, трактори, вантажні вагони), виконано аналіз найбільш поширеного литва з залізовуглецевих сплавів, зокрема, високоміцного чавуну (ВЧ) головним чином з огляду поєднання технологій виплавки таких сплавів з формуванням у вакуумовану піщану форму та за способами точного лиття. Таке поєднання процесів наближає лиття до нових технологій майбутнього (Future and Emerging Technologies), що відповідають зростанню вимог до якості, механічних і експлуатаційних властивостей металовиробів в машинобудуванні і вимагають розробки нових ефективних способів управління структуроутворенням при їх отриманні, так як саме структура матеріалу визначає його властивості.

Виконано аналіз зміни вмісту перліту (як найбільш поширеної високоміцної фази структури) по товщині стінки виливка з ВЧ при литті в піщаних формах; процесу отримання ВЧ з застосуванням мідно-магнієвих лігатур (що сприяють утворення перлітної матриці ВЧ), виплавлених в умовах ливарного цеху; вплив виду піщаних форм на точність і усадку виливків з ВЧ; зниження металоємності виливків шляхом отримання їх з високоміцних сплавів за разовими моделями, а також підвищення розмірної точності виливків з ВЧ і особливості кристалізації та прогнозування його властивостей при литті в форми, що вакуумуються. Серед інформації, що залучена до бази даних, наведено приклади металлозберегаючих і економічних ступінчастих ливниково-живильних систем для лиття за газифікованими і крижаними моделями.

В процесі адаптації комп’ютерних методів розрахунку з метою прогнозування експлуатаційних властивостей базових литих деталей для різних галузей машинобудування розглянуто нові способи фізичного моделювання та з застосуванням методів прикладної математики при виробництві корпусних, коробчастих виливків та проведена ідентифікація такого типу литих деталей як оболонкових конструкцій, а також з використанням теорії мінімальних поверхонь, зокрема, на прикладі контейнерів підвищеної ємності (з ВЧ та полегшеними армованими стінками) для захоронення радіоактивних відходів.

При створенні бази даних технологічних процесів описано ливарні процеси з впливом на метал силового поля піщаної форми, що вакуумується. А щодо технології ливарної форми з суміші зі зв’язником розроблено та описано способи створення тверднучих трифазних дисперсій в процесах піщаного формоутворення та проаналізовано можливості швидкоплинного струминного змішування піщаних сумішей, що тверднуть в контакті з оснащенням.

При занесенні до бази даних виконано аналіз ресурсозберігаючих технологій формування з застосуванням метастабільного стану крижаних моделей, формоутворюючих та зв’язувальних властивостей води в операціях піщаного формування, а також можливість вживання матеріалів, що руйнуються після виконання своїх функцій в ресурсоефективних циклічних процесах. Розглянуто методи створення спрямованої пористості в разових моделях для полегшення їх видалення з форми. Постійно проводиться аналіз поточної технічної інформації про лиття металовиробів і піщаного формування із застосуванням 3D-принтерів як технологічних процесів майбутнього, які часто за якістю продукції слугують зразками, що змушують ливарників удосконалювати традиційні процеси лиття, конкуруючи з 3D-технологіями.