Совершенствование технологии получения и свойств машиностроительных заготовок из чугуна с вермикулярным графитом тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.09, кандидат наук Гуртовой Дмитрий Андреевич

• Гуртовой Дмитрий Андреевич
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Гуртовой Дмитрий Андреевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Анализ современной информации по применению чугунов с

вермикулярным графитом в машиностроении

1.1. Составы и свойства чугунов с вермикулярным графитом

1.2. Применение чугунов с вермикулярным графитом в машиностроении

1.3. Анализ причин низкого применения чугунов с

вермикулярным графитом в отечественном машиностроении

1.4. Постановка цели и задач исследования

ГЛАВА 2. Разработка и выбор методик исследования

2.1. Методики исследования вязкости и процессов структурообразования чугунных расплавов

2.2. Методики исследования состава и структуры материалов

2.3. Методики стендовых испытаний

ГЛАВА 3. Исследование процессов структурообразования и свойств

чугуна в жидком состоянии

Выводы по главе

ГЛАВА 4. Исследование влияния микросостава и времени выдержки расплава после модифицирования на долю вермикулярного графита в ЧВГ

4.1. Исследование влияния микросостава на долю вермикулярного графита в ЧВГ

4.2. Исследование влияния времени выдержки расплава после модифицирования на долю вермикулярного графита в ЧВГ

ГЛАВА

Выводы по главе

Исследование влияния изотермической закалки на структуру и свойства ЧВГ

78

80

Выводы по главе

ГЛАВА 6. Использование результатов исследования в машиностроении

6.1. Совершенствование технологий получения машиностроительных заготовок из ЧВГ

6.2. Стендовые испытания изделий машиностроения из ЧВГ

6.3. Внедрение результатов исследований

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование технологии получения и свойств машиностроительных заготовок из чугуна с вермикулярным графитом»

ВВЕДЕНИЕ

Чугун является основным материалом литых заготовок машиностроения. При этом постоянно растущие требования машиностроения по повышению эксплуатационной надёжности машин и снижению их себестоимости требуют развития работ в области качества механических и специальных свойств чугуна. За последнее столетие механические характеристики чугуна уже увеличены на порядок. Революционные изменения в качестве чугуна произошли при обнаружении в конце 1940-х годов группой учёных под руководством Морро Х. возможности сфероидизации графита в структуре чугуна путём новой технологической операции сфероидизирующего модифицирования с получением чугуна с шаровидным (ЧШГ) и вермикулярным (ЧВГ) графитом. Последующие разработки в этом направлении отечественными и зарубежными учёными (Александров Н.Н., Андреев В.В., Бех Н.И., Болдырев Д.А., Гиршович Н.Г., Горшков А.А., Гуляев А.П., Дибров И.А., Жуков А.А., Корниенко Э.Н., Косников Г.А., Лахтин Ю.М., Мильман Б.С., Панов А.Г., Поддубный А.Н., Бестужев Н.И., Бубликов В.Б., Василенко А.А., Ващенко К.И., Волощенко М.В., Захарченко Э.В., Леках С.Н., Литовка В.И., Королёв С.П., Софрони Л., Миллис К., Морро Х., Тургдоган Е., Скаланд Т., Стефанеску Д. и многие другие) обеспечили широкое внедрение ЧШГ в машиностроение. Вместе с тем, аналогичного развития и внедрения в отечественное машиностроение ЧВГ, обладающего, как показала теория и зарубежная практика, уникальным сочетанием физико-механических и технологических свойств, до настоящего времени не произошло.

Основная причина отставания развития применения в отечественном машиностроении ЧВГ от ЧШГ - относительно высокая себестоимость литых изделий из ЧВГ из-за высокой дефектности их микроструктуры, связанной с несовершенством технологии модифицирования на вермикулярный графит (ВГ). Указанная проблема решалась в конце 1980-х - начале 1990-х годов разработками Томчик Е., Григорьева В.М., Морозовой Л.М., Тужиньски Ю., Суслова А.А., Андреева В.В., Королёва С.П. Однако эти разработки в силу

разных причин не нашли массового применения в отечественном производстве. В России вплоть до начала XXI века в отечественном машиностроении из ЧВГ массово изготавливалась лишь одна относительно простая по конфигурации отливка распределительного вала литейным производством ОАО АВТОВАЗ.

Вместе с тем, мировая практика в начале XXI века продемонстрировала преимущества (прежде всего для дизельного двигателестроения) уникального сочетания характеристик ЧВГ, имеющего высокую долю вермикулярного графита, относительно высокой прочности с высокими теплопроводностью, пределом текучести, демпфирующей способностью и низким коэффициентом теплового расширения. В стране возникла задача освоения производства из ЧВГ ряда литых заготовок грузовых автомобилей. Проведённые по известным научно-техническим решениям опытно-промышленные работы в условиях литейного производства ПАО КАМАЗ подтвердили несовершенство основанных на них технологий модифицирования на ВГ, приводящих к высокому разбросу доли вермикулярного графита в отливках. Помимо этого, за прошедшие два десятилетия с момента известных отечественных разработок произошло развитие качества модификаторов (изменились их составы и структура), появились новые аналитические возможности как исследовательских, так и производственных лабораторий (массовый контроль содержания в чугунах магния, церия и лантана спектральным методом, тонкие исследования с помощью электронной микроскопии, исследование процессов структурообразования расплавов изучением их вязкости). Всё это предопределило актуальность настоящих диссертационных исследований. Полученные в работе решения, обеспечивающие достаточную стабильность структуры в литых изделиях из ЧВГ с долей ВГ в рабочих сечениях не менее 80%, позволили продолжить исследования, направленные на увеличение прочности ЧВГ с помощью термической обработки и расширение гаммы марок этого уникального чугуна.

Целью настоящей работы стало совершенствование технологии получения машиностроительных заготовок чугуна с вермикулярным графитом и

повышение их свойств для массового применения ЧВГ в грузовом автомобилестроении.

Исходя из поставленной цели в работе решались следующие научные и практические задачи:

1. Исследование процессов структурообразования и свойств чугуна в жидком состоянии.

2. Исследование зависимости доли ВГ в стандартных образцах от содержания S, Mg и редкоземельных металлов (РЗМ: Се и Ьа) в ЧВГ.

3. Исследование влияния времени выдержки модифицированного расплава на долю ВГ в ЧВГ.

4. Исследование влияния изотермической закалки на структуру и свойства ЧВГ.

5. Разработка технологии модифицирования чугуна на этапах литых изделий из ЧВГ.

6. Внедрение результатов исследований в промышленность.

Научная новизна полученных в диссертационной работе результатов:

1. Выявлено комплексное влияние содержания S, Mg, Се и La на долю вермикулярного графита в чугуне и получены математические зависимости микросодержания Mg и РЗМ от содержания S, обеспечивающие регламентированную долю вермикулярного графита в сплаве (п. 1 и п. 6 паспорта специальности).

2. В развитие квазихимической и квазиполикристаллической моделей микронеоднородного строения расплавов установлено влияние исходной микроструктуры чугуна на процессы структурообразования, определены температурно-временные параметры обработки чугунных расплавов, обеспечивающие нейтрализацию устойчивых структурных связей, наследуемых ими из твёрдых материалов (п. 4 и п. 6 паспорта специальности).

3. Установлено, что изотермическая закалка нелегированных ЧВГ позволяет получать бейнитную матрицу с прочностью сплава ав > 750 МПа, а0,2 > 675 МПа при ударной вязкости, соизмеримой с ударной вязкостью ЧШГ

высоких марок (п. 1 и п. 4 паспорта специальности).

4. Впервые выявлен эффект роста доли ВГ в ЧВГ при выдержке модифицированного расплава. Определены границы существования эффекта. (п. 4 и п. 6 паспорта специальности).

Практическая ценность работы заключается в том, что:

Полученные результаты исследования строения и структурообразования ЧВГ использованы в технологическом процессе изготовления отливок из ЧВГ в литейном производстве ПАО КАМАЗ.

Выявленные закономерности влияния микросостава Mg, РЗМ) и времени выдержки чугуна после модифицирования на структуру и свойства стандартных образцов ЧВГ использованы в технологических операциях при изготовлении отливок из ЧВГ в литейном производстве ПАО КАМАЗ.

Найденные технологические решения управления микросоставом чугунного расплава Mg и РЗМ) и его структурным состоянием (включая состав и способы получения наноструктурированных науглероживателей защищены 2 патентами РФ, рафинирующе-модифицирующую обработку материалами на основе барий-стронциевых карбонатов и термовременную обработку), снижают дефектность структуры ЧВГ, повышают эффективность отечественного литейного производства и машиностроения, достаточно широко внедрены, вносят значительный вклад в развитие экономики страны и рекомендуются к дальнейшему внедрению.

Полученные результаты исследования влияния изотермической закалки на свойства ЧВГ могут быть основой для нормирования новой гаммы высокопрочных износостойких ЧВГ с принципиально новым уровнем предела текучести.

Практические и теоретические результаты исследований внедрены в учебный процесс ФГАОУ ВО НЧИ КФУ и могут быть использованы в учебных процессах других ВУЗов при подготовке материаловедов и родственных специалистов.

Основные отличия работы автора от работ предшественников:

- экспериментально доказано и установлен уровень повышения прочностных характеристик ЧВГ при изотермической закалке;

- установлено комплексное влияние содержания серы, магния и РЗМ (церия и лантана) на долю вермикулярного графита в ЧВГ, а не влияние расхода комплексных модификаторов и не индивидуальное влияние элементов;

- показано влияние модифицирования на структуру и свойства ЧВГ, достигнута нейтрализация структурной наследственности расплава перед модифицированием;

- выявлено, что, в отличие от ЧШГ, эффект модифицирования чугуна на ВГ сохраняется.

Достоверность результатов диссертации обеспечивается использованием апробированных и контролируемых методик, статистико-вероятностной обработкой данных, воспроизводимостью результатов экспериментов и сравнением с имеющимися литературными данными по технологиям получения и свойствам ЧВГ.

Автором лично поставлены цель и задачи исследований, разработаны и сформулированы основные положения, выводы и рекомендации. Все представленные в работе оригинальные исследования и испытания организованы автором и выполнены при его непосредственном участии. Основные исследования проводились в лабораторных и производственных условиях НЧИ КФУ и ПАО КАМАЗ. Исследования вязкости расплавов чугунов проводились в Институте физики металлических жидкостей УрФУ. Автором лично поставлены цель и задачи исследований, разработаны и сформулированы основные положения, выводы и рекомендации. Все представленные в работе оригинальные исследования и испытания организованы автором и выполнены при его непосредственном участии. Основные исследования проводились в лабораторных и производственных условиях НЧИ КФУ и ПАО КАМАЗ. Исследования вязкости расплавов чугунов проводились в Институте физики металлических жидкостей УрФУ. Автором подготовлены научные публикации и авторские свидетельства. Автор выражает благодарность всем, кто помогал в

проведении и обсуждении результатов экспериментов и испытаний, а также во внедрении результатов разработок. Автор выражает благодарность всем, кто помогал в проведении и обсуждении результатов экспериментов и испытаний, а также во внедрении результатов разработок.

Краткое содержание работы:

В первой главе проанализированы и систематизированы имеющиеся в литературе сведения по составам, строению и свойствам ЧВГ, а также теории и практике получения литых заготовок машиностроения из ЧВГ. Подробно рассмотрены экспериментальные данные по влиянию основного химического состава и модифицирования на формирование ВГ, полученные разными авторами. Показано, что во многих случаях они существенно различаются между собой, что является причиной отсутствия в отечественной промышленности стабильной технологии получения ВГ в сложных по геометрии отливках в условиях массового производства. На основе приведенной информации конкретизированы задачи диссертационной работы.

Во второй главе описаны методики измерения и основные требования, предъявляемые к эксперименту. Наиболее подробно описаны усовершенствованные методики исследования процессов

структурообразования чугунных расплавов и стендовых испытаний изделий из ЧВГ.

В третьей главе приведены результаты исследований наследственного влияния микроструктуры возврата собственного производства (ВСП) на процессы структурообразования расплавов промышленных ЧВГ при нагреве и охлаждении. Результаты исследования подтвердили, что одной из проблем отсутствия воспроизводимости структуры отливок из ЧВГ является влияние на результаты модифицирования чугуна наследственного состояния расплава перед модифицированием, имеющегося в традиционной металлургической составляющей технологического процесса их изготовления. Исследования показали, что в традиционных для литейного производства термовременных условиях (десятки минут в расплавленном состоянии при температурах от 1300

до 1500°С) при одинаковом контролируемом химическом составе возврата собственного производства структурное состояние расплавов может принципиально отличаться. Для устранения этого выявленного фактора, дестабилизирующего структуру и свойства ЧВГ, разработана технологическая операция нейтрализации случайной структурной наследственности расплавов, предназначенных для получения ЧВГ, внепечной обработкой расплавов модификаторами на основе барий-стронциевых карбонатов.

В четвёртой главе приведены результаты исследований комплексного влияния содержания S, Mg и РЗМ в стандартных образцах, а также времени выдержки расплава в ковше после его модифицирования на ВГ сэндвич-методом различными модификаторами на долю ВГ в стандартных образцах ЧВГ. Для определения зависимостей исследовали долю ВГ в более 150 микрошлифах. Определены границы интервалов содержания S, Mg и РЗМ, необходимые для обеспечения доли ВГ более 80% в условиях литейного производства ОАО КАМАЗ: 0,005...0,025% Б, 0,012...0,020% Mg и 0,020...0,025% РЗМ. Выявленные диапазоны не полностью соответствуют известным данным, что доказывает необходимость при разработке литейной технологии в каждых конкретных условиях литейных производств проведения исследований по алгоритму, разработанному в настоящей работе.

Для расплавов, имеющих в результате модифицирования при кристаллизации высокую долю ШГ (порядка 30%), доля ВГ при выдержке расплава растёт в течение всего традиционного времени литейного процесса (25 минут). При низкой доле ШГ сразу после модифицирования высокая доля ВГ более 80% сохраняется также в течение всего времени эксперимента.

В пятой главе представлены результаты исследования влияния различных температурно-временных режимов изотермической закалки на микроструктуру и механические свойства ЧВГ. Полученные результаты исследования влияния изотермической закалки на свойства ЧВГ могут быть основой для нормирования новой гаммы высокопрочных износостойких ЧВГ с принципиально новым уровнем предела текучести.

В шестой главе представлены результаты стендовых испытаний опытных деталей автомобиля КАМАЗ из ЧВГ, а также данные по внедрениям результатов диссертационных исследований.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ЧУГУНОВ С ВЕРМИКУЛЯРНЫМ ГРАФИТОМ В

МАШИНОСТРОЕНИИ

1.1. Составы и свойства чугунов с вермикулярным графитом

В последнее время в машиностроении индустриально развитых стран получает широкое применение чугун с вермикулярным (компактным) графитом [1-3]. Термин «вермикулярный» (от латинского <^егш[ки1а» - червяк) означает «червеобразный», что связано с формой графита в чугуне в плоскости шлифа. Пространственно этот графит представляет собой единый каркас, состоящий из взаимосвязанных объёмных включений, что принципиально отличает его от пластинчатого и шаровидного графитов (рисунок 1.1 [1]).

Рис. 1.1. Микроструктура ЧВГ: а) оптическая микроскопия, х100, не травлено, б) сканирующая электронная микроскопия, глубокое травление

Морфология вермикулярного графита определяет свойства чугуна на его основе, отличные от чугунов других видов, что имеет преимущества физико-механические (предел прочности при растяжении, относительное удлинение перед серым чугуном, соотношение предела текучести к пределу прочности, теплопроводность перед чугуном с шаровидным графитом) и технологические

(жидкотекучесть, усадка и обрабатываемость перед чугуном с шаровидным графитом). Природная его склонность к формированию ферритной металлической матрицы определяет незаменимость данного материала для изделий, работающих в условиях теплосмен.

Вермикулярный графит [15] подобно обычному ПГ формируется посредством ветвления в пределах эвтектической аустенитно-графитной колонии. Вместе с тем степень переохлаждения (свыше 30 °С) в начале эвтектического превращения и рекалесценция (свыше 15 °С) у ЧВГ почти такие же, как и у ЧШГ. Сильная склонность ЧВГ к переохлаждению объясняется малочисленностью эффективных зародышей кристаллизации, а последующая значительная рекалесценция на термических кривых охлаждения - ростом графита в условиях контакта с расплавом, что благоприятствует отводу теплоты кристаллизации от фронта кристаллизации.

На первых стадиях кристаллизации ЧВГ формируется графит не вермикулярной, а шаровидной формы, который затем в начале эвтектической кристаллизации трансформируется в ВГ [15]. Вырождается ШГ в результате формирования на его поверхности графитовых ответвлений, растущих в контакте с расплавом. Температуры устойчивого роста ВГ и ПГ близки. Кончики включений ВГ в течение всего процесса кристаллизации остаются в контакте с жидким металлом. По сравнению с ПГ скорость роста ВГ меньше.

Во всех изученных вариантах ЧВГ колонии ВГ по архитектонике не отличаются от ПГ [15]. В пределах каждой колонии ВГ укрупняется по мере продвижения от центра друзы к ее периферии. В периферийной зоне аустенитно-графитных колоний и между смежными колониями, где в силу микроликвации накапливаются растворенные элементы — сфероидизаторы графита (магний, РЗМ) и десфероидизирующие примеси, включения ВГ приобретают вид тонких узловатых разветвленных дендритных образований, каждая ветвь которых состоит из круглых блоков-фрагментов. На периферии колоний ВГ скачкообразно переходит в ШГ без нарушения сплошности графитового тела. При этом диаметр включений ШГ почти на порядок

превышает толщину материнского лепестка ВГ. Наличие непрерывного ряда форм роста графита в пределах смежных микрообъемов ЧВГ имеет принципиальное значение и согласуется с выводом общей теории роста кристаллов: механизм и форма роста всего кристалла и отдельных его участков могут неоднократно изменяться в процессе роста, причем в прямой зависимости от пересыщения. Известно, что наличие атомно-гладких граней связано с послойным (слоисто-спиральным) механизмом роста, тогда как всякого рода огрубленные грани (шероховатые, округлые, неправильные — кривогранные и иной формы образования) развиваются по механизму зародышевого или нормального роста. Послойный рост наблюдается при относительно малых пересыщениях среды, а нормальный (зародышевый) — при больших пересыщениях. При малых пересыщениях основное влияние на форму роста кристаллов, включая графит, оказывают разного рода примеси. Одним из главных источников создания пересыщения служит скорость охлаждения кристаллизующегося расплава: чем она больше, тем выше пересыщение.

Несмотря на сходство архитектоники эвтектических колоний А—ВГ и А—ПГ, морфология структурных элементов их графитового скелета существенно различна. Лепестки ВГ состоят из мелких кристаллитов разнообразной пространственной ориентации и формы, часто с округлыми кромками. ВГ состоит из мелких автономно сформировавшихся микрокристаллитов, часть которых по внутреннему строению можно отнести к ПГ, а часть — к ШГ.

Толщина ВГ по сравнению с ПГ невелика и колеблется в узких пределах. Так, в чугуне изложницы 07 толщина ветвей ВГ равна 10—30 мкм, а размер кристаллитов, составляющих ВГ, преимущественно в пределах от 3 X 6 до 15 X 22 мкм. В значительно большей степени различается толщина слоев роста ВГ, выявленная на его ионо-травленых срезах. В пределах включения ВГ она составляет обычно (1 - 25) ■ 103 А, т. е. различается больше чем на порядок, что свидетельствует о сильной неоднородности условий кристаллизации в масштабах ветви ВГ в целом. В пределах каждого из составляющих ВГ

микроскопических кристаллитов толщина слоев более однородна. Для ВГ характерно наличие отростков, которые формируются в процессе роста.

Таким образом, специфика анизотропного микростроения ВГ заключается в периодическом сочетании микрозон слоисто-блочной структуры, подобной структуре ПГ, и слоисто-концентрической, характерной для ШГ. При этом кристаллографическая ориентировка слоев роста смежных микрокристаллитов каждого лепестка ВГ, как правило, сильно различается. С учетом изложенных особенностей внутренней и внешней морфологии ВГ механизм его формирования представляется как автономное образование и послойно зародышевое разрастание составляющих ВГ микрокристаллитов. Ориентация, форма и размер последних складываются в процессе роста сообразно периодическому локальному изменению пересыщения перед движущимся фронтом кристаллизации.

Особое строение и форма ВГ являются основной причиной более высокого уровня упругих свойств ЧВГ по сравнению с ЧПГ. Связано это с тем, что модуль упругости Е сильно зависит от скорости деформации графитовых включений и, следовательно, от пространственной формы графита, условий на межфазной границе графит — металлическая основа. При приблизительно одинаковом химическом составе чугуна модуль упругости в зависимости от формы графита составляет, ГПа: ЧПГ — 80, чугун с графитом переохлаждения — 135, ЧВГ — 157, ЧШГ — 170.

В работе немецких авторов [4] отмечено, что положительные стороны ЧВГ по сравнению с ЧШГ: более низкий коэффициент термического расширения, более высокая теплопроводность, большая стабильность размеров при изменении температуры, более низкая склонность к короблению при высоких температурах, меньшая склонность к усадке при кристаллизации. В то же время, по сравнению с ЧПГ указаны следующие положительные качества: меньшая зависимость параметров от толщины стенок, меньшая склонность к окислению при высоких температурах, более высокая прочность без легирующих элементов, а также более высокая пластичность и вязкость.

Отсюда авторы делают вывод, что материал с указанной комбинацией параметров особенно подходит для таких деталей, которые используются при высоких температурах и при смене температур. К ним относятся: блок цилиндров ДВС, выпускной коллектор, турбонагнетатель, диски сцепления, диски тормозного механизма, гидравлические детали и детали для формования стекла. Авторами также отмечено применение ЧВГ для больших отливок типа шлакового ковша.

Шведы [5], рассматривая качественные характеристики ЧВГ, считают, что он лучше, чем серый чугун соответствует требованиям к сроку службы без увеличения размеров и веса двигателей, обеспечивает стабильность размеров на протяжении всего процесса эксплуатации. ЧВГ позволяет двигателям соответствовать законодательству о выбросах вредных веществ в атмосферу и что новый "суперметалл ЧВГ" внесёт революционные изменения в производство легковых и грузовых автомобилей. Применение ЧВГ позволяет увеличить на 75% предел прочности на разрыв, на 40% модуль упругости, примерно в два раза усталостную прочность по сравнению с любым серым чугуном.

Основными отечественными источниками, представляющими регламентированную информацию по свойства ЧВГ являются два справочника [6,7] и три государственных стандарта [8-10].

Однако в справочнике под редакцией Гиршовича Н.Г. [6] ЧВГ уделено всего 2 страницы, представлено два рисунка по влиянию серы и толщины стенки отливок на прочность ЧВГ без учёта химического состава чугуна, две таблицы с единичными результатами влияния термической обработки на механические свойства ЧВГ, а также сводные данные по влиянию доли ШГ на свойства ЧВГ. В справочнике [6] даётся информация по оптимальным составам и свойствам ЧВГ (соответственно, таблицы 1.1. и 1.2.).

Справочник по чугунам под редакцией Шермана А.Д. [7] содержит уже 20 страниц информации по ЧВГ, но это в 5-6 раз меньше, чем информации по ЧПГ или ЧШГ. При этом подавляющее большинство представленной информации

имеет иностранные источники (например, данные, представленные в Приложении 1, взяты из американского источника) и, по всей видимости, имеют теоретический характер и не проверены отечественной практикой.

Таблица 1.1.

Рекомендации по составу ЧВГ ^ разных источников__

Марка ЧВГ С Мп Р Б Mg РЗМ Сг Си Бп Источник

ЧВГ оптим 3,5-3,6 2,4-2,6 0,6-0,8 0,020,06 - - 0,100,15 - - - [6]

ЧВГ30 3,5-3,8 2,2-3,0 0,2-0,6 <0,08 <0,025 0,0150,028 0,100,20 <0,15 - - [10]

ВЧ35 2,7-3,8 0,8-2,9 0,2-0,6 <0,10 <0,02 - - <0,05 - - [8]

ЧВГ35 3,5-3,8 2,2-2,8 <0,08 <0,025 0,0200,028 0,100,20 <0,15 - - [10]

ВЧ40 2,7-3,8 0,5-2,9 0,2-0,6 <0,10 <0,02 - - <0,10 - - [8]

ЧВГ40 3,1-3,5 2,0-2,5 0,4-1,0 <0,08 <0,025 0,0200,028 0,100,20 <0,20 0,4-0,6 - [10]

отоо 3,6-3,8 2,1-2,5 0,2-0,4 - 0,0050,022 0,0060,014 0,010,03 - 0,3-0,6 0,030,05 [11]

ЧВГ45 3,1-3,5 2,0-2,5 0,8-1,2 <0,05 <0,025 0,0200,028 0,100,20 <0,30 0,8-1,0 - [10]

01У450 3,6-3,8 2,1-2,5 0,2-0,4 - 0,0050,022 0,0060,014 0,010,03 - 0,7-1,0 0,080,10 [11]

Таблица 1.2.

Марка ЧВГ Доля ВГ, % Доля ШГ, % Доля ПГ, % Матрица Ф/П Ов, МПа О0,2, МПа 5, % НВ Источник

ЧВГ - - - 100/0 390 320 5,0 156 [6]

- - - 60/40 430 330 3,5 170

- - - 10/90 490 420 2,5 229

СЧ30 0 0 100 0/100 >300 - - 160-270 [12]

ЧВГ30 >0 <40 - - >300 >240 >3,0 130-180 [10]

01У300 >80 <20 0 - >300 >210 >2,0 140-210 [13]

СЧ35 0 0 100 0/100 >350 - - 180-290 [12]

ВЧ35 >0 >0 - - >350 >220 >1,0 - [8]

ЧВГ35 >0 <40 - - >350 >260 >2,0 140-190 [35]

01У350 >80 <20 0 >350 >245 >1,5 160-220 [13]

ВЧ40 >0 >0 - - >400 >250 >1,0 - [8]

ЧВГ40 >0 <40 - - >400 >320 >1,5 170-220 [35]

01У400 >80 <20 0 ~30/70[39] >400 >280 >1,0 180-240 [13]

ЧВГ45 >0 <40 - - >450 >380 >0,8 190-250 [35]

01У450 >80 <20 0 0/100...8/92[39] >450 >315 >1,0 200-250 [13]

GJV500 >80 <20 0 0/100[39] >500 >350 >0,5 220-260 [13]

Более того, отечественные нормативные данные даются в соответствии с ГОСТ7293-85, который посвящён отливкам из ЧШГ и лишь в малой степени затрагивает ЧВГ. Но к моменту издания справочника уже вышел специальный ГОСТ 28394-89 на отливки из ЧВГ, поэтому отечественная нормативная информация справочника практически сразу же с его выходом устарела.

ГОСТ7293-85 [8] устанавливает марки чугуна для отливок, имеющих в структуре графит шаровидной или вермикулярной формы, в соответствии с требованиями по временному сопротивлению при растяжении и пределу текучести. Рекомендации ГОСТ7293-85 по химическому составу представлены в таблице 1.1, требования к механическим свойствам в сравнении со свойствами высоких марок ЧПГ - в таблице 1.2 . Требования к микроструктуре ГОСТ7293-85 не оговаривает. Анализируя информацию, представленную в ГОСТ7293-85, можно сделать вывод о большой широте допускаемых им требований, приводящей к недопустимо большому разбросу потребительских свойства изделий из ЧВГ (ВЧ35 и ВЧ40 с вермикулярным графитом, приложение 2).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гуртовой Дмитрий Андреевич, 2019 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Доусон С., Панов А.Г., Гумеров И.Ф., Панфилов Э.В., Гуртовой Д.А., Дибров И.А., Аникин С.А. Опыт крупносерийного производства высококачественных автомобильных отливок из чугуна с вермикулярной формой графита // М: Литейщик России, 2018, № 4. - С. 8-16.

2. Основные свойства и области применения чугуна с вермикулярным графитом. https: //steeltimes.ru/books/blastfurnace/pigironotlivki/14/14. php

3. Чугун с вермикулярным графитом (ЧВГ): https://on-v.com.ua/novosti/texnologii-i-nauka/chugun-s-vermikulyarnym-grafitom-trebovaniya-gost-28394-89/

4. Йонуляйт М., Машке В. Статья по производству чугуна с вермикулярным графитом/ GIESSEREI-RUNDSCHAU 59 (2012). - С.282-287.

5. Dawson S., Indra F. Compacted Graphite Iron - A New Material for Highly Stressed Cylinder Blocks and Cylinder Heads // Материалы 28th International Vienna Motor Symposium, 2007, http://www.sintercast.com/library/technical-publications, обращение 2017.05.14.

6. Справочник по чугунному литью: Справ. изд. / Под ред. Н.Г. Гиршовича. -Л: Машиностроение. - 1978. - 758 с.

7. Шерман А.Д. Чугун: Справ. изд. / Под ред. А.Д. Шермана и А.А. Жукова. -М.: Металлургия. - 1991. - 576 с.

8. ГОСТ 7293-85. Чугун с шаровидным графитом для отливок. (Введен с 01.01.87). М.: Изд-во стандартов, 1985. 6 с.

9. ГОСТ 3443-87. Отливки из чугуна с различной формой графита. Методы определения структуры. (Введен с 01.07.88). М.: Изд-во стандартов, 1987. 12 с.

10. ГОСТ 28394-89. Чугун с вермикулярным графитом для отливок. (Введен с 01.01.91). М.: Изд-во стандартов, 1991. 38 с.

11. SinterCast Compacted Graphite Iron - Material Data Sheet. http://www.sintercast.com/

12. ГОСТ1412 Чугун с пластинчатым графитом для отливок. Марки

13. ISO 16112 - 2006. Compacted (vermicular) graphite cast irons - Classification, 2006. 30 с.

14. Н.Г. Гиршович, Г.А. Косников, В.Н. Носов Свойства, технологии получения и области применения чугуна с вермикулярным графитом. ЛДНТП,1981г

15. Отливки нз чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом / Захарченко Э.В., Левченко Ю.Н., Горенко В.Г., Вареник П.А. - Киев: Наук. думка, 1986. - 248 с.

16. В.В. Андреев Формирование структуры высокопрочных чугунов с вермикулярным графитом и разработка эффективных технологий изготовления из них отливок с высокими эксплуатационными характеристиками.

17. Панов А.Г., Гуртовой Д.А. О проблемах получения крупных картерных и блочных отливок грузовых автомобилей из чугуна с вермикулярной формой графита / Прогрессивные литейные технологии: Труды VIII МНПК НИТУ МИСиС 16-20 ноября 2015 г. / Под ред. проф. В.Д. Белова и Н.А. Белова. -М: Лаборатория рекламы и печати, 2015. - С. 237-240.

18. Compacted Graphite Iron - Mechanical and Physical Properties for Engine Design http://www.sintercast.com/

19. J.P. Hrusovsky, Formation, production and properties of compacted graphite iron, Ph.D. Thesis, Case Western Reserve University, Cleveland, Ohio, 1982.

20. F.K. Bobylev, A. S. Glinkin, N.N. Aleksandrov and V.I. Popov, 'Compacted graphite iron for D50 cylinder liners', Russian Castings Production, November 1976, pp. 445-446.

21. Riposan, M. Chisamera and L. Sofroni, 'Contribution to the study of some technological and applicational properties of compacted graphite cast iron, AFS Transactions, 85-07, 1985, pp. 35-48.

22. K.R. Ziegler and J.F. Wallace, 'The effect of matrix structure and alloying on the properties of compacted graphite iron', AFS Transactions, 84-123, pp. 735748.

23. Y.J. Park, R. B. Gundlach and J.F. Janowack, 'Effects of molybdenum on thermal fatigue resistance of ductile and compacted graphite irons', AFS Transactions, 87-90, pp. 267-272.

24. Iron Castings Handbook, C.F. Walton and T.J. Opar (Eds), Iron Castings Society, Cleveland, Ohio, 1981.

25. T. Kurikuma, Y. Makimura, M. Tada and T. Kobayashi, 'Effects of graphite morphology and matrix microstructure on damping capacity, tensile strength and Young's modulus of casting irons' (in Japanese), J. of Japan Engineering Society, Vol. 68, October 1998, pp 876-882.

26. A. A. Usol'tev, 'Damping capacity of vermicular graphite cast iron', Steel in the USSR, Vol. 20, October 1990, pp. 503-504.

27. G. F. Sergeant and E.R. Evans, 'Production and properties of compacted graphite irons', BCIRA Publication 1978.

28. A. Visnapuu, B. A. Betts and L. A. Neumeier, 'Influence of graphite morphology on the damping properties of selected cast iron structures', Rolla Research Centre, Bureau of Mines, U.S. Dept of Interior, Rolla, Mo. 65401, USA, 1977.

29. R. D. Schelleng, 'Cast iron with at least 50% of the graphite in vermicular form and process for making same', United States Patent 3,421,886, 14 January 1969.

30. S. V. Subramanian and A. J. Genualdi, 'Optimization of damping capacity and strength in hyper-eutectic grey cast iron, AFS Paper 96-138, American Foundry-men's Society, 1996, pp. 1-2

31. Ф.И. Ковалев, С.П. Королев Чугун с вермикулярной (компактной) формой графита / Информационные материалы ЗАО ИТЦМ «Металлург», М: ИТЦМ "Металлург, 2002. - 128 с.

32. Шумихин, В.С. Высококачественные чугуны для отливок / В.С. Шумихин, В.П. Кутузов, А.И. Храмченков и др. / Под ред. Н.Н. Александрова. - М.: Машиностроение, 1982. - 222 с.

33. Томчик Е. Чугун с вермикулярным графитом как материал для поршней форсированных двигателей внутреннего сгорания: дис.канд. техн.наук: 05.02.01/ Томчик Е. - Хабаровск, 1985. - 174 с.

34. Нехтельбергер, Е. Получение, свойства и область применения чугуна с вермикулярным графитом / Е. Нехтельбергер // Литейное производство. -1986. - №9. - С.7-9.

35. Григорьев В.М. Разработка технологии производства легированного чугуна с вермикулярным графитом для ответственных деталей судовых двигателей: дис...канд. техн.наук: 05.16.04 / Григорьев В.М. - Белорус. политехн. ин-т. - Хабаровск, 1987. - 260 с.

36. Морозова Л.М. Разработка технологии получения высокопрочных чугунов с шаровидным и вермикулярным графитом для отливок, работающих в широком интервале температур: дисс... канд. техн. наук: 05.16.04 / Морозова Л.М. - Л., 1989. - 246 с.

37. Ващенко, К.И. Плавка и внепечная обработка чугуна для отливок / К.И. Ващенко, В.С. Шумихин. - Киев: Высшая школа., 1992. - 246 с.

38. Суслов А.А. Разработка новой технологии производства чугуна с вермикулярным графитом для деталей гидрооборудования: дисс...канд. техн. наук: 05.16.04 / М., 1999. - 106 с.

39. С. П. Королев, В. М. Королев Практика производства чугуна с вермикулярным графитом // М: Литейное производство, 2004. - С. 9-12

40. Бестужев, Н.И. Стабильность технологических процессов и перспективы расширения производства отливок из чугуна с вермикулярным графитом / Н.И. Бестужев, А.Н. Бестужев, С.Н. Леках // Литейное производство. - 2005. - №3. - С.4-6.

41. Белов, В.Д. Производство чугунных отливок; Под ред. В.М. Колокольцева и Ри Хосена. - Магнитогорск: МГТУ, 2009. - 521 с.

42. Болдырев, Д.А. Обеспечение рационального структурирования чугунов путём их модифицирования и микролегирования / Д. А. Болдырев. - Брянск: БГИТА, 2010. - 45 с.

43. Таран, С.Б. Реальные перспективы использования чугуна с вермикулярным графитом для поршней высокофорсированных ДВС / С.Б. Таран, О.В. Акимов, А.П. Марченко // Двигатели внутреннего сгорания. - 2010. - №2. -

С.129-132.

44. Исследование и отработка химического состава, структуры и технологии изготовления ... распредвалов 2101-2108-1006015, ... Раздел (металлургическая часть) Отработка технологии изготовления отливок распределительных валов. - Отчёт по НИР №12016-82-06 ВАЗ им. 50-летия СССР. - Тольятти, 1987 г.

45. Пат. 2485760 USA, CAST FERROUS ALLOY / Millis K., Gagnebin A., Pilling N., 1949.

46. Пат. 2485761 USA, GRAY CAST IRON HAVING IMPROVED PROPERTIES / Millis K., Gagnebin A., Pilling N., 1949.

47. Доусон С., Панов А.Г., Гуртовой Д.А., Аникин С.А. Технология стабильного получения вермикулярного графита в отливках массового производства // М: Литейное производство, 2018, №4. - С. 7-12.

48. Панфилов Э.В. О перспективах производства литья из ЧВГ на ЛЗ ПАО КАМАЗ // М: Литейное производство, 2018, №2. - С. 2-5.

49. Детали машиностроения из чугуна с вермикулярным графитом: свойства, технология, контроль: тезисы докладов МНТК, (Набережные Челны, 17-18 октября 2017 г.) / под ред. А.Г. Панова. - Казань: Изд-во Казан. ун-та, 2017. - 97 с.

50. Майер X., Толстостенные отливки из ЧШГ/ Литейное производство 60 (1973), №7, стр. 175-181.

51. Херфурт, К.: Фрейбергские исследования. 1966, Abt. В, Nr. 105, с. 267-310.

52. 4. Стефанеску, Д.М., Лопер, К.Р. Практика литейного производства (1981), №5, с. 73-96.

53. Нехтельбергер, Е.; Пур, Н.; Нессельроде, Й.В., Накаясу, А.: Уровень развития производства ЧВГ, свойства и применение, часть 1 Практика литейного производства (1982), №22, с. 359-372 и часть 2, Практика литейного производства (1982), №23/24, с. 375-396.

54. Нехтельбергер, Е. и Люкс, В.: Структура и свойства ЧВГ, практика литейного производства (1984), №11, с. 177-187.

55. Андреев В.В. Особенности формирования литой структуры высокопрочных чугунов и разработка эффективных технологий изготовления отливок с высокими параметрами эксплуатационных свойств: Дисс. д-ра техн. наук в виде науч. доклада. - Москва: НПО «ЦНИИТМАШ». - 2012. - 80 с.

56. Эбнер, Й.; Хуммер, Р. , Шлюссельбергер, Р.: Литейное производство 84 (1997), №12, с. 40-48.

57. Лампик-Оплэндер, М., Хенкель, Н.: Практика литейного производства (1999), №6, с. 296-301.

58. Лампик-Оплэндер, М.: ЧВГ, часть 1, Практика литейного производства (2001), №1, с. 17-22.

59. Лампик-Оплэндер, М.: ЧВГ, часть 2, Практика литейного производства (2001), №4, с. 145-152.

60. Лампик-Оплэндер, М.: ЧВГ, часть 3, Практика литейного производства (2001), №5, с.192-198.

61. Хуммер, Р., Бюриг-Полячек, А.: Литейное производство 87 (2000), №10, с. 23-29.

62. Хофман, Е., Вольф, Г.: Исследования в литейном производстве №53 (2001), №4, с. 131-151.

63. Мартин, Т., Вебер, Р.: Литейное производство 92 (2005), №4, с. 34-41.

64. Технический форум, внутреннее повышение квалификации в области БК1, 2004.

65. Технический форум, внутреннее повышение квалификации в области БК1, 2009.

66. SmterCast [Электронный ресурс]: http://www.sintercast.com / Дата обращения: 27.05.2017.

67.Тужиньски Чугун с вермикулярным графитом для тонкостенных деталей, работающих в условиях теплосмен: дисс...канд. техн. наук: 05.02.01 / Харьков, 1989. - 222 с.

68.Королёв С.П. Стабилизация технологического процесса получения чугуна с

вермикулярным графитом на основе совершенствования методов внепечной обработки : дисс...канд. техн. наук:: 05.16.04 / Минск, 1993. - 245 с.

69. Александров М.В. Разработка химических составов и технологии получения низколегированных термостойких чугунов для деталей стеклоформ: дисс...канд. техн. наук: 05.16.04 / Нижний Новгород, 2013. - 155 с. : ил.

70. Чистяков Д.Г. Разработка технологии изготовления чугунных отливок стеклоформ с повышенным эксплуатационным ресурсом: дисс...канд. техн. наук: 05.16.04 / Нижний Новгород, 2014. - 245 с. : ил.

71. Панов А.Г. Стабильное модифицирование высокопрочных чугунов. Метод, модификаторы, технологии // LAP LAMBERT Academic Publishing. -Saarbrucken, Deutschland, 2013. - 342 с.

72. Муртазин Р.М., Панов А.Г. Демпфирующая способность чугунов с вермикулярным графитом // Экспериментальные и теоретические исследования в современной науке: сб. ст. по матер. XVI междунар. науч.-практ. конф. № 7(16). - Новосибирск: СибАК, 2018. - С. 43-51.

73. Гуртовой Д.А., Панфилов Э.В., Королёв С.П. Аспекты «живучести» модификаторов при освоении отливок повышенной сложности из чугуна с вермикулярным графитом на Литейном заводе «КамАЗ»// М: Литейщик России, 2007, №11. - С.31-36.

74. Гуртовой Д.А., Панов А.Г., Закиров Э.С. Формирование вермикулярного графита в чугуне при переменном содержании серы в расплаве // М: Литейное производство, 2016, №5. - С. 2-3.

75. Панфилов Э.В., Королёв С.П., Гуртовой Д.А., Константинович О.А. Жидкотекучесть чугуна с вермикулярным графитом - важный критерий производства отливок картерной номенклатуры // М: Литейщик России, 2007, № 12. - С. 25-29.

76. Гуртовой Д.А. Современный метод получения отливок из чугуна с вермикулярной формой графита. - Сб. статей XII Международной научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении» -

Пенза, 2008. - С. 3-6.

77. Гуртовой Д.А. Чугун с вермикулярным графитом - материал для тормозных барабанов тяжёлых грузовых автомобилей. - Сб. статей Международной научно-практической конференции «Социально-экономические и технические системы» - Наб. Челны, №6, 2008.

78. Гуртовой Д.А. Трайб-модифицирование - современный метод получения отливок из чугуна с вермикулярным графитом. - Сб. статей Международной научно-практической конференции «Социально-экономические и технические системы» - Наб. Челны, №6, 2008.

79. Гуртовой Д.А. ЧВГ - перспективный материал для деталей машиностроения. - Сб. научных трудов VII Всероссийской научно-практической конференции «Машиностроение: наука, техника, образование» - Рузаевка, 2009. - С.22-25.

80. Королев С.П., Панфилов Э.В., Андреев В.В., Гуртовой Д.А. Способ управления технологическим процессом производства чугуна с вермикулярным графитом. - Труды девятого съезда литейщиков России -Уфа, 2009. - С. 66-68.

81. Королев С.П., Михайловский В.М., Шешко А.Г., Панфилов Э.В., Панов А.Г., Панфилов Э.В., Гуртовой Д.А. Позднее графитизирующее модифицирование чугунов - важный элемент производства качественных отливок // М: Литейное производство, 2009, № 12. - С. 8-12.

82. Королев С.П., Панфилов Э.В., Харисов С.Н., Гумеров И.Ф., Гуртовой Д.А., Королев М.С. Управление процессом производства отливок из чугуна с вермикулярным графитом // М: Литейное производство, 2009, № 12. - С. 1316.

83. Микрюков В.М., Панфилов Э.В., Гуртовой Д.А. Модифицирование чугунных сплавов на ОАО «Камаз-Металлургия». - Доклады 4-го литейного консилиума «Плавка чугуна и стали. Модифицирование - эффективный метод повышения качества металла» - Челябинск, 2010. - С. 76-82.

84. Абдулхаликов Р.Р., Микрюков В.М., Панфилов Э.В., Гуртовой Д.А.

Методика проведения испытаний электродной продукции на электродуговых печах. - Сб. докладов международной конференции «Современное состояние и перспективы развития электродной продукции, конструкционных и композиционных углеродных материалов» - Челябинск, 2010. - с. 183-186.

85. Абдулхаликов Р.Р., Микрюков В.М., Панфилов Э.В., Гуртовой Д.А. Эффективность применения науглероживателей при выплавке высокопрочного чугуна в электродуговых печах. - Сб. докладов международной конференции «Современное состояние и перспективы развития электродной продукции, конструкционных и композиционных углеродных материалов» - Челябинск, 2010. - с. 186-190.

86. Панов А.Г., Конашков В.В., Цепелев В.С., Гуртовой Д.А., Корниенко А.Э. Исследование структурообразования расплавов чугунов // М: Литейщик России, 2010, № 3. - С. 32-38.

87. Панов А.Г., Гуртовой Д.А., Конашков В.В. Методика исследования структурообразования расплава чугуна Сб. трудов МНТиОК Образование и наука - производству (28-31 марта 2010 года) Ч. 1, Кн. 2, - Набережные Челны: ИНЭКА, 2010. - С. 182-185.

88. Панов А.Г., Конашков В.В., Цепелев В.С., Гуртовой Д.А., Корниенко А.Э. Исследование структурообразования расплавов чугунов. Влияние наследственности на свойства отливок из ЧВГ // М: Литейщик России, 2010, № 4. - С. 17-20.

89. Панов А.Г., Панфилов Э.В., Гуртовой Д.А. Управление кристаллизацией чугуна дуговой плавки при изготовлении отливок блока цилиндров ДВС грузового автомобиля. - Сб. трудов 10-го съезда литейщиков России. -Казань: Издательство «Вертолёт», 2011, с. 110-112.

90. Панов А.Г., Панфилов Э.В., Гуртовой Д.А. Управление кристаллизацией чугуна дуговой плавки при изготовлении отливок блока цилиндров ДВС грузового автомобиля // М: Литейщик России, 2011, № 10. - С. 45-47.

91. Панов А.Г., Панфилов Э.В., Гуртовой Д.А. Управление качеством чугуна

дуговой плавки для ответственных автомобильных отливок. Обзор // М: Литейное производство, 2011, № 12. - С. 5-7.

92. Панов А.Г., Гуртовой Д.А. Практика обработки карбонатами ЩЗМ расплавов дуговой плавки при изготовлении отливок из высокопрочного чугуна. - Сб. трудов 4-й Всероссийской научно-технической конференции "Взаимодействие науки и литейно-металлургического производства. -Самара: Изд. СамГТУ, 2012 - С. 52-55.

93. Панов А.Г., Гуртовой Д.А. Практика обработки карбонатами ЩЗМ расплавов дуговой плавки при изготовлении отливок из высокопрочного чугуна // М: Литейщик России, 2012, № 8. - С. 25-27.

94. Гуртовой Д.А., Закиров Э.С., Кошелев А.В. Практика внедрения методов статистического управления процессами на Литейном заводе ОАО «КАМАЗ». - Сб. докладов международной конференции «Современное состояние и перспективы развития электродной продукции, конструкционных и композиционных углеродных материалов» - Челябинск, 2010. - с. 186-190.

95. Патент РФ №2494152 Панфилов Э.В., Абрамов В.И., Гумеров И.Ф., Гуртовой Д.А., Абдулхаликов Р.Р., Королев С.П.. Способ науглероживания чугуна с использованием наноструктурированного науглероживателя. 2013.

96. Патент РФ №2495134 Панфилов Э.В., Абрамов В.И., Гуртовой Д.А., Абдулхаликов Р.Р., Королев С.П., Толокнов В.Ю.. Способ получения наноструктурированного науглероживателя для внепечной обработки высокопрочного чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом. 2013.

97. Панфилов Э.В., Гуртовой Д.А., Закиров Э.С., Панов А.Г., Пимнев Д.Ю. Импортозамещение технологических материалов, используемых при производстве ответственных чугунных отливок на Литейном заводе ОАО «КАМАЗ» // М: Литейщик России, 2015, № 6. - С. 11-13.

98. Гуртовой Д.А., Кошелев А.В., Закиров Э.С., Панфилов Э.В. Технологические преимущества индукционной плавки при изготовлении отливок «Блок цилиндров» и «Головка блока цилиндров» ф. Cummins на

Литейном заводе ОАО «КАМАЗ». - Труды XII съезда литейщиков России -Нижний Новгород, 2015.- с. 70-72..

99. Гуртовой Д.А., Кошелев А.В., Закиров Э.С., Панфилов Э.В. Технологические преимущества индукционной плавки при изготовлении отливок «Блок цилиндров» и «Головка блока цилиндров» ф. Cummins на Литейном заводе ОАО «КАМАЗ» // М: Литейщик России №9, 2015. - с. 1922.

100. Панов А.Г., Гуртовой Д.А., Закиров Э.С., Западнова Н.Н. Устранение дефектов чугунных отливок с помощью рафинирующе-модифицирующих материалов типа L-CAST. - Прогрессивные литейные технологии: Труды VIII МНПК НИТУ МИСиС 16-20 ноября 2015 г. / Под ред. проф. В.Д. Белова и Н.А. Белова. - М: Лаборатория рекламы и печати, 2015. - С. 243-245.

101. Гуртовой Д.А., Панов А.Г., Закиров Э.С. Определение расхода комплексного модификатора, стабилизирующего формирование вермикулярной формы графита в чугуне при переменном содержании серы в исходном расплаве. - Взаимодействие науки и литейно-металлургического производства: Материалы 7-го всероссийского научно-технического семинара [Электронное издание] / отв. редактор проф. В.И. Никитин. -Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2016 - С. 182-185.

102. Панов А.Г., Гуртовой Д.А., Закиров Э.С., Дегтярёва Н.Г., Шаехова И.Ф., Мыльникова В.А. О возможности повышения свойств ЧВГ с помощью изотермической закалки // М: Литейное производство, 2018, №2. - С. 13-16.

103. A.G. Panov, D.A. Gurtovoy, I.F. Shaekhova, "About the Possibility of Increase in CGI Properties by Austempering", Solid State Phenomena, Vol. 284, pp. 224228, 2018.

104. Закиров Э.С., Панов А.Г. Повышение стабильности структуры и свойств ЧВГ с помощью новой Fe-Ni-Mg-РЗМ-лигатуры // М: Литейное производство, 2018, №5. - С. 9-13.

105. Панов А.Г., Мухаметзянова Г.Ф. О строении чугунных расплавов // М: Металлургия Машиностроения. 2014, №5, С. 6-12.

106. ПАО КАМАЗ. Протокол совещания технологов литейного завода с участием специалистов ф. Элкем 26.05.2017 / Набережные Челны, 2017. - 2 с.

107. M. Macnaughtan, C. Eng Cast iron material standards for a new millennium / Сборник трудов World Foundry Congress - 2006, 4 -7 June, Harrogate, UK. р. 146/1 - 146/10.

108. ISO 945-1:2017. Microstructure of cast irons -- Part 1: Graphite classification by visual analysis (Введён с 12.2017). ISO/TC 25, 2017. - 32 с.

109. Janssens, K.G. F. Computational Materials Engineering. An Introduction to Microstructure Evolution / K.G.F. Janssens, D. Raabe, E. Kozeschnik, M.A. Mio-downik, B. Nestler. - Amsterdam, Boston, Heidelberg, London: Elsevier, 2007. -344 p.

110. Midea, A. Using computer modeling to optimize casting processes/ A. Midea, R. Nariman, B. Yancey, T. Faivre // Modern Casting. - 2000. - Vol. 90, № 5. - P. 44-47.

111. Panteleev V.G. Metrological provision for image analyzers/ Panteleev V.G., Slaev V.A., Chunovkina A.G. // Measurement Techniques - 2008. Т. 51. № 1. P. 107-112.

112. Макаренко К.В. Идентификация графитовых включений в чугунах//Литейное производство. -2009. -№4. -С. 2-6.

113. Shaekhova I., Panov A., Nazipova A., Chentaeva A. Microstructure image processing with automatic analyzer tools imageexpertpro 3 / Astra Salvensis, 2017, vol. 2017, pages 471-480

114. Салтыков С.А. Стереометрическая металлография. - М.: Металлургия. -1970. - 376 с.

115. Т.А. Сивкова, А.О. Гусев, С.В. Губарев, А.Ю. Самойлова, Р.М. Кадушников Особенности контроля микроструктуры графита в чугунах автоматическими методами // М: Металлургия Машиностроения, 2018, №2 С. 34-38.

116. Баум Б.А. Металлические жидкости. - М.: Наука. - 1979. - 120 с.

117. Баум Б.А. Жидкая сталь / Баум Б.А., Хасин Г.А., Тягунов Г.В. и др. - М.: Металлургия. - 1984. - 208 с.

118. Баум Б.А. Взаимовлияние жидкого и твёрдого состояний сплавов / Баум Б.А., Клименков Е.А., Тягунов Г.В., Базин Ю.А. // Свойства металлических расплавов: сборник В 2 ч., Ч.1.: Екатеринбург, Изд-во УГТУ-УПИ, 2008, С. 34-44.

119. Баум Б.А. О взаимосвязи жидкого и твёрдого металлических состояний // Свойства металлических расплавов, Ч. I. - 2008. - С. 45-74.

120. Баум Б.А. Равновесные и неравновесные состояния металлических расплавов / Баум Б.А., Тягунов Г.В., Барышев Е.Е., Цепелев В.С. // Свойства металлических расплавов, Ч. I. - 2008. - С. 9-34.

121. Бельтюков А.Л. Структурные переходы и временная нестабильность в жидких Си, Со, Fe и расплавах на основе Fe: Дис. канд. тех. наук 02.00.04. -Челябинск: ЮУрГУ. - 2001. - 146 с. ил.

122. Бродова И.Г. Расплавы как основа формирования структуры и свойств алюминиевых сплавов. / И.Г. Бродова, П.С. Попель, Н.М. Барбин, Н.А. Ватолин. - Екатеринбург: УрО РАН, 2005. - 369 с.

123. Замятин В.М. Временные зависимости свойств расплавов, их значение, особенности и варианты объяснения / Замятин В.М., Баум Б.А., Мезенин А.А., Шмакова К.Ю. // Расплавы. - 2010. - №5. - С. 19-31.

124. Кузнецов Б.Л. Введение в литейное металловедение чугуна. - М: Машиностроение. - 1995. - 168 с.: ил.

125. Новохатский И.А. Количественная оценка структурной микронеоднородности жидких металлов. / Новохатский И.А., Архаров В.И. // ДАН СССР. - 1971, 201, №4. - с. 905-909.

126. Новохатский И.А. Связь строения расплавов с фазовым составом многокомпонентных сплавов / Новохатский И.А. Кисунько В.З. // Наследственность в литых сплавах: Тез. докл. III научн.-техн. семинара. -Куйбышев. - 1987. - С.15-18.

127. Балинский С.В. Особенности процесса графитизации чугуна с

компактным графитом в зависимости от исходных параметров расплава: Дис. канд. тех. наук 05.16.04. - Челябинск: ЮУрГУ. - 2000. - 125 с. ил.

128. Баум Б.А. Металлические расплавы в прогрессивных технологиях / Баум Б.А., Тягунов Г.В., Третьякова Е.Е., Цепелев В.С. // Расплавы. - 1991, №3. -С. 16-32.

129. Кушнир М.Н. Влияние шихтовых материалов на свойства промышленных сталей в жидком и твёрдом состояниях / Кушнир М.Н., Баум Б.А. и др. // Металлургические методы повышения качества стали. - М.: Наука. - 1979. -С. 228 - 235.

130. Попель П.С. Структура жидких металлов и сплавов и возможности её регулирования для повышения качества отливок / Попель П.С., Сидоров В.Е., Сон Л.Д. // М: Литейщик России. - 2002, № 2. - С. 14-16.

131. Савина Л.Г. Влияние высокотемпературной обработки расплавов на структуру и свойства высокоуглеродистых сплавов железа: Дис. канд. тех. наук 05.16.01. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ. - 2003. - 129 с. ил.

132. Тягунов Г.В. Повышение качества высоколегированных сталей и сплавов путём совершенствования температурных режимов их выплавки на основе исследований физико-химических свойств расплавов: Автореф.дисс. докт. техн. наук. - Свердловск: УПИ. - 1984. - 47 с.

133. Цепелев В.С. Свойства металлических расплавов: сборник / В.С. Цепелев, В.В. Конашков, Б.А. Баум, Г.В. Тягунов, Е.Е. Барышев. В 2 ч. Екатеринбург: УГТУ-УПИ. - 2008. - Ч.2. 383 с.

134. Чикова О.А. О структурных переходах в жидких металлах и сплавах // Расплавы. - 2009, №1. - С.18-30.

135. Швидковский Е.Г. Некоторые вопросы вязкости расплавленных металлов. - М: Гостехиздат. - 1955. - 206 с. с ил.

136. Шпильрайн Э.Э. Исследование вязкости жидких металлов / Шпильрайн Э.Э. и др. - М: Наука. - 1983. - 243 с. с ил.

137. Бельтюков А.Л. Автоматизированная установка для определения кинематической вязкости металлических расплавов / Бельтюков А.Л.,

Ладьянов В.И. // М: Приборы и техника эксперимента. - 2008, №2. - С. 155161.

138. Бельтюков А.Л. Об особенностях измерения вязкости металлических расплавов методом крутильных колебаний / Бельтюков А.Л., Ладьянов В.И., Олянина Н.В. // Расплавы. - 2009, №6. - С. 19-27.

139. Бескачко В.П. Моделирование экспериментов по измерению вязкости методом Швидковского / Бескачко В.П., Вяткин Г.П., Уткин Е.А., Щека А.И. // Расплавы. - 1990, №2. - С. 57-64.

140. Елюхина И.В. Одновременное измерение вязкости и плотности жидкости крутильно-колебательным методом / Елюхина И.В., Вяткин Г.П. // Изв. ВУЗов. ЧерМет. - 2006, №5. - С. 3-6.

141. Егоров Д.В. Автоматизированная система определения кинематической вязкости расплавов / Егоров Д.В., Цепелев В.С., Тягунов Г.В., Пастухов С.В. // М: Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 1998, №11. - т.64. -С. 46-48.

142. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика / В.Е. Гмурман. - 11 -е изд., стер. - М.: Высш. шк., 2005. - 479 с.: ил.

143. Баум Б.А. О колебательном характере процесса релаксации неравновесных металлических расплавов / Баум Б.А., Игошин И.Н., Шульгин Д.Б и др. // Расплавы. - 1988, Том 2, вып. 5. - С. 102-105.

144. Баум Б.А. Осциллирующий характер процесса релаксации металлической жидкости / Баум Б.А., Шульгин Д.Б, Булер Т.П. // Металлофизика. - 1989. Том 11, №5.

145. Седельников В.В. Структурообразование кристаллизующихся систем при модифицировании их ультрадисперсными порошками. Часть 1 // Литейное производство. - 2005, №1. - С. 2-5.

146. Потапов А.М. Обработка экспериментальных данных по вязкости, содержащих случайные выбросы одного знака / Потапов А.М., Кумков С.И., Сато Ю. // Расплавы. - 2010. - №3. - С. 48-63.

147. Zukov, A.A. New viewpoints and technologies in field of austempering of Fe-

Calloys/ A.A. Zukov, A. Basak, A.B. Yanchenko // Materials Science and Technology.- 1997. - Vol. 13, № 5. - Р. 401-407.

148. ПМ 37.104.17.1076-2000 "Программа-методика периодических испытаний коробок передач автомобилей КамАЗ" / Наб. Челны: ПАО КАМАЗ, 2000. -12 с.

149. Макаренко, К.В. Моделирование процесса кристаллизации чугуна с шаровидным графитом // Металловедение и термическая обработка металлов. 2009. № 11. С.16-20.

150. ПМ 37.104.17.1053-00 "Периодические испытания тормозных механизмов автомобилей КамАЗ" / Наб. челны: ПАО КАМАЗ, 2000. - 13 с.

151. Корниенко Э.Н., Панов А.Г., Хальфин Д.Ф. Перспективы производства отливок из ЧШГ аустенитно-бейнитного класса // М: Литейщик России, 2004. - № 6. - с. 11-16.

152. Крутилин А.Н. Влияние термической обработки на структуру и свойства экономнолегированного высокопрочного чугуна // Минск: Литье и металлургия. - 2008. - №1 (45). - с. 102 - 108.

153. Макаренко, К.В. Бейнитная закалка чугуна из литого состояния / К.В. Макаренко // Металловедение и термическая обработка металлов . - 2007. -№ 7. - С. 29 - 32.

154. Бейнитный высокопрочный чугун с шаровидным графитом / Г.И. Сильман, К.В. Макаренко, В.В. Камынин, Е.А. Зенцова // Металловедение и термическая обработка металлов . - 2013. - № 4. - С. 3 - 8.

155. Skaland, T. Inoculation material improves graphite formation in ductile iron/ T. Skaland // Modern Casting. - 2001. - № 12. - Р. 43-45.

156. Stefanescu, D. M. Modeling of Cast Iron Solidification -The Defining Moments /D. M. Stefanescu // Metallurgical and Materials Transactions. - 2007. - V. 38A, №7. - Р. 1433-1447.

157. Стив Доусон. Особенности структуры ЧВГ и свойства, определяющие перспективы его применения в машиностроении // Тезисы докладов международной научно-технической конференции «Детали машиностроения

из чугуна с вермикулярным графитом. Свойства. Технология. Контроль». -2017. - с. 12-13.

158. ПМ 37.104.17.1069-2000. Прочностные испытания блока цилиндров двигателя КамАЗ / Наб. Челны: ПАО КАМАЗ, 2000. - 14 с.

П Р И Л О Ж Е Н И Я

Приложение 1

_Рисунок 5. Механические свойства ЧВГ из источника [7]._

ТАБЛИЦА 5.3

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЧВГ В ОТДЕЛЬНО ОТЛИТЫХ ПРОБАХ ДИАМЕТРОМ 30 мм [2]

Чугун <ТВ> МПа °0,2 МПЗ б, % ИВ

Ферритный (Ф> 90 %) Ферритно-перлитный (Ф< 90 %) Перлитный (Я > 90 %) 276 345 448 193 276 379 3—5 1 1 130—179 163—241 217—270

ТАБЛИЦА 5.4

ПРОЧНОСТЬ" ФЕРРИТНЫХ И ПЕРЛИТНЫХ ЧВГ В ОТЛИВКАХ РАЗЛИЧНОГО СЕЧЕНИЯ [2]

Диаметр образца, мм Ов, МПа, при Сд, %

3,9 4,0 4,! 4,2

30 50 100 200 397/469 358/406 323/359 303/341 388/459 349/397 316/351 297/334 380/450 341/389 308/346 289/327 372/441 333/381 300/339 282/320

* В числителе — ферритный, в знаменателе — перлитный ЧВГ.

Некоторые данные по ЧВГ из источника [8].

Стр. 4 ГОСТ 7293—85 ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Обязательное Относительное удлинение и твердость чугуна

Марка чугуна Относительное удлин«нне. й, не менее Твердость по Оринеллю, НВ

ВЧ 35 ВЧ 40 ВЧ 45 ВЧ 50 ВЧ 60 ВЧ 70 ВЧ 80 ВЧ 100 Примечание. Чугун м< среднее значение ударной вяз плюс 20°С и 15 Дж/см2 при те ной вязкости должно быть н 11 Дж/см2 при температуре м Чугун марки ВЧ 35 и ВЧ носительное удлинение 6 не м 22 15 10 7 3 о 2 2 арки ВЧ 35 с шаровидны.ч кости КСУ не менее 21 мпературе минус 40°С, ми е менее 17 Дж/см2 при инус 40°С. 40 с вермикулярным грг енее 1,0%. 140-170 140—202 140-225 153-245 192-277 228-302 248—351 270-360 I графитом должен иметь Дж/см2 при температуре нимальное значение удар-температуре плюс 2СРС и |фитом должен иметь от-

_Некоторые данные по ЧВГ из источника [10]._

С. 2 ГОСТ 28394—89

Таблица 1

Марка чугуна Временное сопротивление разрыву при растяжении V МПа (кгс/ммг) ;Условный предел текучести ^ ^ * МПа (кгс/мм'а)' Относительное удлинение 5, % Твердость по Бринеллю НВ

не менее

чвг за ЧВГ 35 ЧВГ 40 ЧВГ 45 300 ( 30) 350 (35) 400 (40) 450 (45) 240 (24) 260 (26) 320 (3*2) 380 (38) 3,0 2,0 1,5 0,8 130—180 140—190 170—220 190—250

Примечание Относительное удлинение и твердость по Бринеллю определяют при наличии специальных требований в нормативно-технической документации. По требованию потребителя допускается устанавливать другие значения твердости.

а!

Химический состав чугуна с вермнкулярным графитом

ПРИЛОЖЕНИЕ Справочное

Таблица 2

Массовая холя элементов. %

Марка чугуна Углерод Кремний Марганец Фосфор Сер» Хром Медь Магний 2РЗМ

ЧВГ эо 3,5—3,8 2,2—3,0 0,2—0,6 До 0,08 До 0,025 До 0,16 — 0,015—0,028* 0,10—0,20

ЧВГ 36 3,5-3,8 2,2-2,8 42-0,6 До 0,® До 0,025 До 0,15 — 0,02-01028 0,10-0,20

ЧВГ 40 3,1--3,5 2,0—2.5 0,4—1,0 До 0,08 До 0,025 До 0,20 0,4—0,6 0,02—0,028 0,10-01,20

ЧВГ 45** 3,1—3,5 2,0-2*5 0,8—1,2 до ода До 0,025 До 0,30 0.8— М> 0,02—0.0Й8 0.10-0,20

О о н

►о

• Цифры в числителе соответствуют содержанию остаточного магякя в чугуне, в знаменателе — остаточному содержанию суммы редкоземельных элементов (РЗМ). .......„„„«„„„ „„„,„,

»»Для получения износостойкого и теплостойкого перлитного ЧВГ допускается легирование чугуна

марки ЧВГ 45 0,8—1,2 % никеля и 0,2—0,4 % молибдена.

б)

Та бл ииа 3

Влияние приведенной толщины стенки отливки на механические свойства ЧВГ

Механические свойства, не менее Приведенная толщина стенки, мм

10 20 Ж) 50 100

Временное сопротивление при растяжении бв , МПа 450 _ 420 400 380 350

Относительное удлинение б, % 33 3,5 3,0 2^8 2,5

Твердость по Бринеллю, НВ 190 180 170 160 160

в)

С. 6 ГОСТ 28394-89 , Таблица 4 Физико-механические свойства чугуна с вермикулярным графитом

Характеристик» свойства Размерность Марки

ЧВГ 30 ЧВГ 35 ЧВГ 40 ЧВГ 4S

Временное со-

противление при

сжатия ста . не

менее , МП а 450 700 1000 1400

Ударная вяз-

кость, KCV, не

менее Дж/м* 10 10 —

Предел вынос-

ливости не

менее МП а 140 150 170 190

Модуль упру-

гости (при 20 °С) 14—17

Е-10» МП а " 13-14 13-—14,5 14.5—16

Коэффициент

интенсивности

напряжения Кщ, 53ь5 50,5 50,5

не менее МПа 50

Циклическая

вязкость (лога-

рифмический де-

кремент затуха-

ния вибрации 4,0—7,0

<б«Ю<) 4,0-7,0 — —

Плотность v г/см5 7,0 7Д 7.2 7,3

Теплопровод- 0,47—0,49 0.37-0.41 0137—0,41

ность, Я-102 Вт/м-К 0,4?—0,51'

Коэффициент

линейного расши-

рения (20—100°C) 12—14 12—14 12—14

а КМ/'С 12—14

Электросопротивление р М кОм/см 70—80 70—80 70—в0 —

Магнитная

проницаемость 300—1500 300—1'500

Ртпад ge/эрст 300—1500

г)

Таблица 5 Области применения чугуна с вермккулярным графитом

Марка чугуна Область применения Примеры отллвок

ЧВГ 30 чвг зб ЧВГ 40 Детали общего машиностроения (взамен серого чугуна), работающие при повышенных циклических механических нагрузках- Детали двигателей внутреннего сгорания, работающих при переменных повышенных температурах и механических нагрузках: автомобилестроение и тракторостроение, судостроение, днзелестроение, транспортное машиностроение, энергетическое машиностроение, металлургическое машиностроение Базовые детали станков, куз-нечно прессового оборудования, коппусные детали и др. Маслоприводы для ^тракторов, опорные детали, головки цилиндров, крепежные детали рам, бав-дажные кольца шестерен автомобилей повышенной грузоподъемности, тормозные рычаги тракторов, тормозные кронштейны, вентиляторная подушка, соединитель« ные фланцы, крышки коробки передач, корпуса, крышки и головки цилиндров, корпуса турбокомпрессоров, выхлопные патрубки, ступицы колее, балансиры, V-обраэ-ные блоки 12-цилиндровых двигателей, блоки б-цилиндровых двигателей. Крышки н головки цилиндров мощных судовых И тепловозных двигателей. Тормозные диски для высокоскоростных поездов, корпуса выпускных клапанов. Корпуса газовых турбин, корпуса компрессоров. Изложницы, поддоны, кокиль* ная оснастка

ЧВГ 45 Детали, работающие при значительных механических па-грузках, в условиях трения, аз-носа, гкдрокапнтацин, и при повышенных термоцнклическнх нагрузках Корпуса винтовых передач, поршни к гильзы ДВС, корпуса гидроаппаратуры высокого давления, эксцентриковые зубчзтые колеса и др.

д)

Механические и физические свойства CGI с 10% ШГ по ISO 16112:

Property Test Method Temp (C°) GJV400 GJV 450

Pearfite Content (%) -70 >90

Ultimate Tensile Strength (MPa) ASTME 8M (25°C) 25 400-475 450-525

ASTME 21 (100"C & 300°C) 100 375-450 425-500

400 300-375 350-425

0 2% Yield Strength (MPa) ASTME 8M (25°C) 25 280-330 315-365

ASTME 21(100°C & 300°C) 100 255-305 290-340

400 230-280 265-315

Elastic Modulus (GPa) ASTME 8M (25"C) 25 140-150 145-155

ASTME 21 (100"C & 300°C) 100 135-145 140-150

400 130-140 135-145

Elongation (%) ASTME 8M (25°C) 25 1.0-3.5 1.0-2.5

ASTME 21 (100°C&300°C) 100 1.0-3.0 1.0-2.0

400 1.0-2.5 0.5-1.5

Endurance Ratio Rotating-Bending 25 0.45-0.50 0.45-0.50

(Fatigue Limit/UTS) Tension-Compression 25 0.25-0.35 0.25-0.35

3-point bending 25 0.60-0.70 060-0.70

Thermal Conductivity (W/m-K) Comparative axial heat flow 25 39 38

ASTME 1225 100 39 37

400 38 36

Thermal Expansion Coefficient (^m/m-K) Pushrod dilatometry 100 11.0 11.0

DIN 51 045 400 12.5 12.5

Poisson's Ratio ASTME 132 25 0.26 0.26

100 0.26 0.26

400 0.27 0.27

0.2% Compressive Yield (MPa) ASTME 9 (medium length) 25 380-420 410-440

400 280-320 350-390

Fatigue Strength Reduction Factor Dependent on notch geometry 25 1.20-1.60 1.20-1.60

Density (g/cc) Dispacement (750x25x25) mm 25 7.0-7.1 7.0-7.2

Brlnell Hardness (BHN) 10 mm diameter, 3000 kg load 25 183-235 207-255

Химический состав и свойства ЧВГ

№ плавки Состав доля ВГ, % Клин Отливка

8 Mgост. Се+Ьа бв, МПа бт, МПа 5, % НВ бв, МПа бт, МПа 5, % НВ

75380 0,023 0,017 0,025 85 350 4 170

75380 0,022 0,015 0,024 85 330 2 157

75380 0,022 0,015 0,024 85 350 4 163

73305 0,021 0,015 0,025 85 370 4 163

73305 0,021 0,018 0,025 85 385 5 170

35132 0,006 0,015 0,022 70 442 325 1,8 185 348 268 2,6 156

33202 0,007 0,013 0,021 70 419 344 2,2 198 449 347 1,6 197

73305 0,010 0,013 0,022 70 380 2

73305 0,009 0,012 0,022 70 385 6 170

33189 0,005 0,013 0,023 70 415 327 2,4 172 392 323 3,8 170

35110 0,006 0,013 0,022 70 462 385 4,8 200 467 328 2,2 191

33198 0,010 0,014 0,022 70 440 368 3 175

34432 0,006 0,013 0,020 70 388 280 2,8 195 172

35149 0,012 0,013 0,024 70 465 389 2,4 217 442 333 2,4 187

72056 0,027 0,020 0,025 70 370 4,2 164

72056 0,017 0,016 0,025 70 385 3,2 177

35116 0,006 0,013 0,021 70 470 396 3 209 446 354 2,6 192

73305 0,018 0,014 0,025 70 410 5 180

36109 0,007 0,014 0,021 70 412 309 4,2 180 404 339 3,4 177

75372 0,019 0,020 0,023 70 420 6 170

32431 0,005 0,017 0,025 70 468 385 2,6 197 488 385 3,8 200

35149 0,007 0,018 0,024 70 425 348 4 172 446 336 1,6 187

35098 0,005 0,016 0,024 70 410 333 2,4 177 172

35098 0,005 0,017 0,022 70 483 387 2,4 207 495 386 3,6 187

73305 0,008 0,014 0,022 70 400 5 172

75372 0,020 0,024 0,025 35 426 5,6 166

73190 0,018 0,024 0,028 35 470 6,4 169

73190 0,020 0,026 0,027 35 450 8 167

75372 0,020 0,025 0,025 35 466 7

73190 0,018 0,022 0,028 35 420 5 163

Примеры микроструктур ЧВГ, полученных при исследовании влияния микросостава на долю ВГ в микроструктуре и свойства ЧВГ

ВГ<60, не травлено

ВГ85, травлено

ВГ<60, не травлено

ВГ70, травлено

ВГ<60, не травлено

ВГ<60, травлено

Приложение 7

Экспериментальные данные исследования влияния времени выдержки расплава

после модифицирования на долю ВГ в ЧВГ

Наименование модификатора Время выдержки от начала модифицирования Твердость НВ Микроструктура ГОСТ З44З-87

Графит Металлическая основа

УегшПоу К1 2 мин. 163 Вгф2,З~70%; Шгф 4,5; Шгд25 П-10-30%

УегшПоу К1 8 мин. 169 Вгф2,З~70%; Шгф 4,5; Шгд25 П-10-30%

УегшПоу К1 15 мин. 163-165 Вгф2,З~70-85%; Шгф 4,5; Шгд25 П-10-30%

УегшПоу К1 20 мин. 163 Вгф2~92%; Шгф 4,5; Шгд25 П-10-30%

УегшПоу К1 25 мин. 164 Вгф2,З~92%; Шгф 4,5; Шгд25 П-10-30% Ц+Л-10%

Vermiloy КЗ З мин. 175 Вгф2-98%; Шгф 4,5; Шгд25 П10%

Vermiloy КЗ 9 мин. 177 Вгф2-92%; Шгф 4,5; Шгд 25 П-10-20%

Vermiloy КЗ 15 мин. 170 Вгф2-92%; Шгф 4,5; Шгд 25 П-10%

Vermiloy КЗ 20 мин. 174 Вгф2-92%%; Шгф 4,5; Шгд 25 П-10%

Vermiloy КЗ 25 мин. 161 Вгф2-85%; Шгф 4,5; Шгд 25 П-6-10%

УегшПоу К4 З мин. 189 Вгф2-70%; Шгф 4,5; Шгд 25,45 П-10-20% Ц-10-20%

УегшПоу К4 9 мин. 174 Вгф2-70%; Шгф 4,5; Шгд 25 П-10-30% Ц-10%

УегшПоу К4 15 мин. 164 Вгф2-85%; Шгф 4,5; Шгд 25. П-10-20% Ц-5-10%

УегшПоу К4 20 мин. 167 Вгф2-92%; Шгф 4,5; Шгд 25 П-10-20% Ц - 1%

Vermiloy К4 25 мин. 170 Вгф2-98%; Шгф 4,5; Шгд 25,45 П-10-30% Ц-5-10%

ФСМГ-2,5 З мин. 185 ВгфЗ,2-70%;Шгф 4,5;Шгд 25 П-10-30%

ФСМГ-2,5 9 мин. 177 ВгфЗ,2-78,5%;Шгф 4,5;Шгд25 П-10-30%

ФСМГ-2,5 15 мин. 174-175 ВгфЗ,2-78,5%;Шгф 4,5;Шгд25 П-10-20%

ФСМГ-2,5 20 мин. 170-174 ВгфЗ,2-78,5%;Шгф 4,5;Шгд25 П-10-20%

ФСМГ-2,5 25 мин. 170 ВгфЗ,2-85%;Шгф 4,5;Шгд25 П-10%

£

те

научно - технический центр

ОТДЕЛ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ ЭЛ.ЭКЗЕМПЛЯР КОНСТРУКТОРА

ПО РЕЕСТРУ РАССЫЛКИ

УТВЕРЖДАЮ

Главный конструктор по испытау^я^'^^'

_Ю.В. Пивушков

_2012 г.

ПРОТОКОЛ № 17-2/3- -//¿^У -2012 С/ЗС.М^

по результатам стендовых испытаний опытного тормозного барабана, изд. 6520-3501070, изготовленного из чугуна с вермикулярным графитом (ЧВГ)

1 ОСНОВАНИЕ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ

1.1 План-график № 17-1-29-112-2012 от 01.03.2012 г.

2 ЦЕЛЬ ИСПЫТАНИЙ

2.1 Определение функциональных и жесткостных характеристик опытного тормозного барабана из ЧВГ.

3 ОБЪЕКТ ИСПЫТАНИЙ

3.1 Опытный тормозной барабан, изд. 6520-3501070, изготовленный из чугуна ЧВГ в количестве одной штуки.

Испытания опытного барабана проводили с передним тормозным механизмом, изд. 6520-3501010, укомплектованным автоматическим регулировочным рычагом фирмы «Халдекс». длинпоходовой тормозной камерой тип 30 производства ООО «КЗТАА» и укороченными безасбестовыми фрикционными накладками шифра 2030 УАТИ (г. Асбест), изд. 6520-3501105-50, и шифра ТИИР-461 (г. Ярославль), изд. 6520-3501105-51.

4 УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ

4.1 Испытания проводились в лабораторных условиях КИБ тормозов конст-рукторско-исследовательского отдела агрегатов и систем НТЦ ОАО «КАМАЗ», в апреле-мае 2012 года при температуре окружающей среды от 18 до 21 °С, отно-сителыюй влажности от 60 до 75 % и атмосферном давления - от 95 до 100.1 кПа.

5 МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ

5.1 Выходную характеристику тормозного механизма определяли при начальной скорости торможения Уо=60 км/ч. подавая в тормозную камеру сжатый

(гт\ ....

воздух величиной от 0,1 до 0,7 МПа дискретно через 0.1 МПа. Начальная темпе-V. ратура тормозных накладок составляла 70 5 °С.

3.2 Эффективность торможения механизма с испытуемым барабаном определяли при начальных скоростях торможения 25, 40 и 70 км/ч. При этом давление ^ сжатого воздуха в тормозной камере было 0,6 МПа, начальная температура тор. мозных накладок была 70 5оС.

лист 2.

ЛИСТОВ

5.3 Два нагрева тормозного механизма (имитация испытаний тип I) выполняли 30 " циклами торможений с начальной скорости торможения V0=53 км/ч и давлении сжатого воздуха в тормозной камере Ртк=0,3 МПа. Начальная температура тормозных накладок была 100 "С. В конце нагрева для определения эффективности тормозного механизма в течение одной минуты проводили контрольное торможение с начальной скорости торможения V„=60 км/ч и давлении сжатого воздуха в тормозной камере Рхк=0,6 МПа .

5.4 Определение фрикционных свойств материала тормозной накладки шифра 2030 УАТИ проводили в соответствии с методикой, приведенной в стандарте SAE J661а.

5.5 Жесткость тормозного барабана определяли на стенде для испытаний тормозных механизмов модели BPS после приработки тормозных накладок в следующей последовательности:

- установку номинального хода штока тормозной камеры проводили путем проведения 30 циклов срабатываний тормозного механизма при подаче сжатого воздуха Ртк=0,6 МПа в тормозную камеру в статическом положении тормозного барабана, т. е. выполнили автоматическую регулировка зазора между барабаном и тормозными колодками регулировочным рычагом;

- индикаторы часового типа были установлены для замера деформаций начала усилительного пояса (зона 1) и фланцевой части тормозного барабана (зона 2).

- в тормозную камеру механизма подавали сжатый воздух, давление которого изменяли в пределах от 0,1 до 0,7 МПа с дискретностью 0,1 МПа и при этом измеряли деформацию тормозного барабана в зонах 1 и 2 при неподвижном его состоянии.

5.6 Металлографический анализ материала барабана проводили в лаборатории металловедения по типовой методике.

5.7 При проведении испытаний применяли:

- стенд для испытаний тормозных механизмов тип BPS фирмы "Hofmann" (Германия), инв. № 724344, протокол периодической аттестации № 3 от 02.02.2012 г., срок действия протокола-до 02.02.2013 г.;

- стенд для испытаний образцов фрикционных материалов модели М 858 фирмы «Линк» (США), инв. № 300953, протокол аттестации № 44 от 22 июля 2011 г., срок действия протокола-до 22 июля 2012 г.

6 РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ

6.1 Результаты определения выходных характеристик тормозного механизма, изд. 6520-35010! 0. с опытным барабаном приведены в таблице 1.

!

Таблица! - Результаты определения выходных характеристик

В кН м

Наименование контролируемых параметров Измеренная величина контролируемого параметра при давлении воздуха в тормозной камере Р ,, МПа