АР09058350 «Разработка и внедрение технологии производства хромистых антифрикционных чугунов для деталей горно-шахтного оборудования» н.р. Щербакова Е.П.
Актуальность
Ряд деталей для горно-шахтного оборудования изготавливается из хромистых чугунов. Несмотря на значительные преимущества использования данных чугунов, они также имеют и свои недостатки – относительно плохие литейный свойства (низкую жидкотекучесть, высокую усадку), к тому же обработка резанием при изготовлении деталей из отливок затруднена
Цель проекта
Разработка и внедрение технологии производства деталей горно-шахтного оборудования из хромистых чугунов с оптимальным комплексом свойств в зависимости от условий эксплуатации деталей, который обеспечит увеличение срока службы в 1,5-2 раза.
Ожидаемые и достигнутые результаты
Был проведен анализ существующих технологий и современных способов производства сменных деталей грунтовых насосов. Сменные детали грунтовых насосов были определены в качестве объекта исследований, т.к. значительная часть изготавливается из хромистых чугунов и от них требуются высокие антифрикционные свойства. Показано, что основным трендом повышения эффективности работы горно-шахтного оборудования в настоящее время является повышение износостойкости и твердости материалов, идущих на изготовление крупных сменных деталей.. При этом количество работ, посвященных изучению материалов, идущих на изготовление мелких деталей, недостаточно. Между тем, именно мелкие детали являются «узким местом», т.к. выходят из строя чаще. Проведенный анализ и локальный мониторинг показал, что мелкие детали грунтовых насосов (втулки, валы и пр.) выходят из строя чаще, чем крупные (колесо, бронедиски), что снижает эффективность работы насоса. Мелкие детали, как правило, изготавливаются из антифрикционных материалов (чугунов), т.к. работают в местах сопряжения.
Проведен анализ литейных технологий для производства мелких отливок на территории РК. В качестве рекомендуемого метода производства с учетом основных средств РК предлагается литье в ПГФ с использованием облицовочной смеси казахстанского содержания, обеспечивающей высокое качество поверхности отливки.
Приведены результаты предварительных исследований по влиянию графитных включений на свойства чугуна. Трендом совершенствования антифрикционных свойств чугунов является формирование графитной фазы с заданными параметрами. Управление процессом графитообразования возможно корректировкой состава, а также условиями охлаждения. Установлено, что при размере графитных включений, соответствующий Пгд45 и Пгд 90 чугун имеет оптимальный коэффициент скольжения при сохранении твердости согласно ГОСТ.
Был проведён информационный анализ по 44 источникам (анализировались издания не ранее 2015 г, в том числе англоязычные). Проведенный информационный анализ показал, что форма, распределение и размер графитных включений однозначно определяют свойства чугунов, в частности трибологические и антифрикционные свойства. Последние, в свою очередь, зависят от химического состава чугуна и некоторых внешних параметров, в частности, температуры заливки. Таким образом, корректируя состав чугуна определенными легирующими элементами или их соотношением, можно регулировать графитную фазу и ее характеристики и, таким образом, оказывать влияние на антифрикционные свойства сплава.
Были проведены инициативные исследования по влиянию характеристик графитной фазы и некоторыми свойствами (коэффициент скольжения и твердость) сплава.
По результатам проведенного анализа литейного производства в Казахстане, основным способом изготовления отливок является литье в песчано-глинистые формы. Не смотря на относительно высокий процент брака литья в ПГФ этот способ, имеет ряд достоинств: простоту изготовления форм, их небольшую стоимость, возможность применения для самой широкой номенклатуры отливок и др.
 |
|
|
Рисунок – Способы литья, используемые при изготовлении деталей грунтовых насосов |
|
|
|
 |
| а — анализ формы графитных включений |
б — анализ длины графитных включений Рисунок – Пример использования Thixomet Pro |
Исследовательская группа
| 1 Щербакова Елена Петровна | науч.рук, PhD, и.о. доцента каф. НТМ
ORCID 0000-0001-6678-6673 Researcher ID N-5639-2017 Scopus Author ID 55543103900 |
| 2 Достаева Ардак Мухамедиевна | PhD, и.о. доцента каф. НТМ
ORCID 0000-0002-1982-2368 Researcher ID AAB-9478-2020 Scopus Author ID 57160297400 |
| 3 Исагулова Диана Аристотелевна | PhD, доцент каф. НТМ
Scopus Author ID 55778253200 |
| 4 Адамова Гульден Хасеновна | докторант гр. МЕТД-21-1 кафедры НТМ |
| 5 Ковалёва Татьяна Викторовна | докторант гр. МЕТД-19-1 кафедры НТМ
Scopus Author ID 57211297553 |
| 6 Аубакиров Дастан Рахметоллаевич | докторант гр. МЕТД-19-1 кафедры НТМ
ORCID 0000-0003-4193-5956 Researcher ID X-1767-2019 Scopus Author ID 57194209750 |
| 7 Кувардина Ақерке Аманқұлқызы | магистрант гр. МЕТМ-20-1 кафедры НТМ |
Список публикаций
1 Щербакова Е.П., Достаева А.М., Квон Св.С., Тыртыкаева К.Т. Анализ мировых трендов производства деталей грунтовых насосов // Труды университета, Караганда: Изд-во КарТУ. – 2021. – № 3. – С. 82-86.
2 Щербакова Е.П., Квон Св.С. Влияние параметров графитных включений на свойства чугуна // Труды Международной научно-практической конференции «Интеграция науки, образования и производства – основа реализации Плана нации» (Сагиновские чтения № 13) (17-18 июня 2021 г.) – Караганда, 2021 г. С.1363-1364.
3 Щербакова Е.П. Сравнительный анализ литейных технологий рк с целью выбора метода // Труды Международной научно-практической конференции «Интеграция науки, образования и производства – основа реализации Плана нации» (Сагиновские чтения № 13) (17-18 июня 2021 г.) – Караганда, 2021 г. С.1365-1366.
4 Щербакова Е.П., Ковалёва Т.В., Аринова С.К., Адамова Г.Х. Влияние ультразвуковой обработки расплава на механические свойства антифрикционного чугуна АЧС-2 // Литейное производство, Москва: Издательский дом «Литейное производство». – 2021. – № 9. – С. 5-7.
Информация для потенциальных пользователей
Полученные результаты могут быть реализованы в других технологиях литейного производства, использованы при разработке новых сплавов, при разработке новых режимов заливки и плавки. Полученные теоретические и практические результаты будут использованы в промышленности, при инженерных расчетах и в учебных целях.
AP09058352 «Разработка и внедрение нового жаропрочного сплава и технологии получения деталей для металлургического производства на его основе» н.р. Аринова С.К.
Актуальность
Актуальность данной темы обусловлена необходимостью поиска новых составов жаропрочных сталей, оптимальных с позиций цена/качества. Иными словами, необходимо повысить жаропрочность существующих и используемых в настоящее время жаропрочных сталей при минимальном повышении их себестоимости. Проблема усугубляется тем, что в РК производство жаропрочных сталей практически не налажено. Следовательно, разработанный сплав не должен иметь слишком сложный состав, с тем, чтобы технология его производства и отливок из него могла быть адаптирована и внедрена на действующих предприятиях РК с учетом уровня развития основных средств.
Цель проекта
Создание новых усовершенствованных жаропрочных сплавов, а также технологий производства деталей на их основе с учетом существующих основных средств на территории Республики Казахстан (Карагандинской области).
Ожидаемые и достигнутые результаты
Проведено термодинамическое моделирование и построены фазовые диаграммы исследуемой системы на основе железо -хром-никель- л.э. на программе Thermo-Calc. По результатом которого, установлены концентрационные пределы основы исследуемой системы и легирующих элементов и выявлены предположительный фазовый состав. Установлено, что в процессе эксплуатации жаропрочных сталей происходит эволюция микроструктуры с трансформацией карбидной фазы и образованием G – фазы, которая негативно влияет на жаропрочность. Однако сбалансированный состав сплава позволяет подавить образование нежелательных фаз и прогнозировать процесс эволюции микроструктуры. По результатам проведенного анализа предложен новый состав жаропрочной стали на базе системы Fe-Cr-Ni с дополнительным легированием Nb. Проведены экспериментальные исследования по выплавке в лабораторных условиях сплава предложенного состава и проведены испытания его свойств. Полученные результаты показали перспективность выбранного направления совершенствования жаропрочных свойств.
 |
 |
Политермические разрезы диаграммы состояния системы Fe-Cr-Ni
Структура опытного сплава
Исследовательская группа
| 1.Аринова Сания Каскатаевна | науч.рук, PhD, преподаватель каф. НТМ
Scopus Author ID 57192206332 |
| 2. Аубакиров Дастан Рахметоллаевич | ст. преподаватель каф. НТМ
ORCID 0000-0003-4193-5956 Researcher ID X-1767-2019 Scopus ID 57194209750 |
| 3. Достаева Ардак Мухамедиевна | PhD, ст. преподаватель каф. НТМ
ORCID 0000-0002-1982-2368 Researcher ID AAB-9478-2020 Scopus Author ID 57160297400 |
| 4. Ковалева Татьяна Викторовна | магистр, докторант кафедры НТМ.
Scopus ID 57211297553 |
Список публикаций
- Issagulov A.Z., Kulikov V.Yu., Kvon Sv.S., Ibatov M.K., Shcherbakova Ye.P. Studying properties of chrome cast irons modified with titanium carbide // Metallurgija, 60 (3-4), 2021, 299-302
Информация для потенциальных пользователей
Полученные научные результаты могут быть применены при разработке новых производств и участков металлургического и литейного производств.