Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия
Все статьи: 866
Исследование структуры и свойств твердосплавных вставок породорежущих резцов
Статья научная
Рассмотрены структура и свойства вставок резцов из сплава ВК8 различных производителей. Изучен химический состав карбидных частиц и связки между ними. Проведена оценка размеров карбидных частиц в твердосплавных вставках на соответствие ГОСТ и осуществлена статистическая обработка характера изломов вставок. Приведены результаты сравнительных промышленных испытаний резцов на руднике ОАО «Уралкалий» по пластам калийных руд и каменной соли. Установлено, что стойкость породоразрушающего инструмента в значительной мере определяется массовой долей карбидной фазы и количеством зерен наиболее крупной фракции. Наличие значительного количества крупных зерен на верхнем пределе (согласно ГОСТ 4411-79) или несколько большем способствует снижению стойкости инструмента.
Бесплатно
Статья научная
Существует несколько основных технологий изготовления тройников. Данные технологии различаются по способу выполнения формоизменяющих операций и применяемому оборудованию. Выбор параметров для каждой технологической операции напрямую определяет качество готовой продукции. При этом расчёт технологических параметров инженерными методиками представляется затруднительным. Поэтому целесообразным является применение современных программ для моделирования технологических операций. В работе рассматривается моделирование технологических операций обработки металлов давлением, выполняемых при производстве тройников, в программных комплексах DEFORM-3D и MSC Marc Mentat. Заготовка и инструмент для моделирования технологических операций были созданы в программе SolidWorks. В программных комплексах DEFORM-3D и MSC Marc Mentat были последовательно промоделированы операции частичного охлаждения нагретой заготовки, набора металла в зону отбортовки и операция отбортовки. По результатам моделирования были определены технологические параметры, по которым в дальнейшем была произведена опытная штамповка деталей «тройник». По результатам работы было выполнено сравнение результатов, полученных в программных комплексах и при опытной штамповке. Результаты моделирования в двух программных комплексах DEFORM-3D и Marc Mentat имеют сходимость 99,9 %. Замер параметров готовых изделий показал, что результаты расчета оказались очень близки к результатам опытной штамповки. Сходимость результатов моделирования и опытной штамповки составила 96,5 %. Определены основные факторы, влияющие на сходимость результатов моделирования и опытной штамповки. Полученные тройники признаны годными, полностью удовлетворяющими требованиям технических условий. Таким образом, показано, что применение программных комплексов DEFORM-3D и Marc Mentat на предприятиях, производящих штампосварные детали трубопровода, целесообразно.
Бесплатно
Исследование теплостойкости штамповой стали, наплавленной порошковой проволокой Н13М5Х4ФСТЮР
Статья научная
Приведены результаты исследования теплостойких свойств металла наплавленного порошковой проволокой Н13М5Х4СФТЮР, в состав которой введены карбид бора, диборид титана и диборид циркония в количестве 2,5 %. Для сравнения определялась теплостойкость наплавленного металла, полученного серийно выпускающимися материалами компании Castolin-Eutectic: электродами Castolin 6 и проволокой CastoMag 45355; а также штамповой стали 50ХНМ. Показано, что наплавленный металл порошковой проволокой Н13М5Х4ФСТЮР с боридами по теплостойкости при температурах до 650 °С находится на уровне металла, наплавленного электродами Castolin 6, а при более высоких температурах значительно превосходит исследуемые материалы в данной работе. Установлено, что упрочение наплавленного металла полученного порошковой проволокой 0Н13М5Х4ФСТЮР, в отличие от обычных мартенситно-стареющих сталей, происходит за счет выделения мелкодисперсных интерметаллидных фаз Лавеса (Fe, V, Si)2(Mo, Ti) и высокопрочных труднорастворимых карбоборидных фаз (Ti, Mo, Fe, V)23(С,В)6 круглой и (Сr, Fe, Mo, Ti)7(С,В)3 пластинчатой форм. Кроме этого введение боридов в данный металл приводит к образованию карбоборидной эвтектики (Fe, Ti, Mo)3(С,В), имеющей скелетообразный характер и зернограничное расположение. Такое структурное состояние повышает температуру рекристаллизации и замедляет диффузионные процессы при высоких температурах, поэтому отпуск данного наплавленного металла до температуры 750 °С не оказывает значительного влияния на изменение структуры. Данная порошковая проволока 0Н13М5Х4ФСТЮР с боридами рекомендуется в качестве наплавочного материала, для восстановления и повышения износостойкости штамповой оснастки и узлов металлургического оборудования.
Бесплатно
Статья научная
При волочении круглой заготовки в четырехвалковой волоке со смещенными по оси волочения парами роликов экспериментально установлена и проанализирована нестабильность пластического течения разных материалов в очаге деформации, определенная по контуру поперечного сечения. На поверхностях, контактных с деформирующими роликами, пластическое течение имеет волновой характер. Пластическая деформация в двух парах роликов незначительно влияет на микроструктуру меди М1 и латуни Л63, а в случае деформации титана ВТ1-0 структура анизотропна. Распределение микротвердости существенно неоднородно как на исходных, так и на деформированных полосах.
Бесплатно
Исследование технологических свойств хромовых руд южно-уральских месторождений
Статья обзорная
Бесплатно
Исследование трещинообразования при изготовлении выпускного клапана ДВС
Статья научная
Конечный комплекс свойств выпускного клапана формируется в ходе всей совокупности процессов: электровысадки, термообработки, наплавки, механообработки и гальваники, - важнейшим из которых является наплавка рабочей фаски клапана. Рабочая фаска клапана подвергается постоянному воздействию высоких температур, воздействию потока газа и термоциклическим нагрузкам, поэтому необходимо строгое соблюдение всего комплекса свойств, иначе дефект рабочей фаски приведет к ее разрушению, что неизбежно повлечет за собой нарушение работы ДВС и необходимости его ремонта. В работе проведено исследование деформируемой части основного материала (сталь марки 40Х10С2М) и наплавочного (сплава ЭП616А), применяемых для изготовления выпускного клапана двигателя внутреннего сгорания. Отбраковка по поверхностным дефектам проводится на готовых изделиях методом люминесцентного контроля. Однако, как показывает практика, не все детали, прошедшие визуальный контроль, являются годными. Разрушающие методы исследования сплошности материала позволяют обнаружить недопустимые внутренние дефекты (раковины, трещины). Методами оптической и электронной микроскопии были изучены структурные составляющие материала: размер и форма зерна, включений, характер их распределения, местоположение усадочной раковины, ее протяженность, размерные характеристики наплавляемого жаропрочного слоя, переходной зоны, способ распространения трещины. Исследование было выполнено на разных стадиях изготовления клапана: после электровысадки при формировании головки клапана из прутка, последующей термообработки (закалка + высокий отпуск), наплавки кольца из жаропрочного сплава. В настоящей работе методом микрорентгеноспектрального анализа определены химические составы фаз, включений, участков сплава ЭП616А вокруг усадочной раковины. Полученные результаты свидетельствуют о недостаточности визуального контроля, а проведение выборочного разрушающего метода не обеспечивает полной вероятности обнаружения внутренних дефектов. Целесообразно вместо разрушающего контроля ввести ультразвуковую дефектоскопию.
Бесплатно
Статья научная
Проведены многофакторные эксперименты гранулированных черновых медных сульфидных концентратов по влиянию содержания серы в концентрате, заданной температуры воздуха, размера гранул, расхода воздуха на исследование условий максимального использования тепла химических реакций процесса сульфатизирующего обжига. Получены математические модели, которые использованы для определения оптимальных областей проведения обжига с точки зрения попадания в зону допустимых температур по условиям сохранения образующихся сульфатов, а также по условиям недопущения спекания материала. Установлено, что не превышение допустимой температуры обжига может быть обеспечено при содержании серы несколько больше 10 % за счет понижения температуры воздуха и при работе на более крупных гранулах. Но при температуре воздуха 500 °С оптимальная температура превышается при любых условиях. По полученным кривым нагревания материала рассчитана кажущаяся энергия активация по подобию обработки данных ДТА, которая составила 16,626 кДж/моль и свидетельствует о лимитировании процесса внутренней диффузией газообразных реагентов через слой образующихся сульфатов.
Бесплатно
Исследование характера износа оправок стана МРМ и пути повышения срока их эксплуатации
Статья научная
Проведен анализ оборудования, указаны основные конструктивные особенности и описан состав оправочного узла непрерывного стана МРМ (Multistand Pipe Mill). На основе анализа литературных источников исследованы условия эксплуатации и наиболее характерные виды износа. Охарактеризован режим работы и описаны причины выхода из строя оправок. Указана проблематика стойкости инструмента. Показана необходимость рациональности подхода к расчету длины оправок. Рассмотрены особенности расчета длины оправки при непрерывной прокатке труб и приведены значимые неучитываемые факторы, такие как кратность проката, расстояние между непрерывным и извлекательно-калибровочным станами, расположение наиболее изнашиваемого участка, режимы деформации, которые, в конечном счете, влияют на ресурс работы оправочного узла и другого оборудования. На основе опытных данных рассмотрены особенности износа оправочного узла непрерывного стана МРМ. Приведен анализ влияния различных факторов на эксплуатационную стойкость рабочей части оправок. Рассмотрены существующие пути повышения ресурса работы инструмента. Выданы рекомендации с целью увеличения стойкости прокатного инструмента. Определены основные перспективные направления для повышения срока эксплуатации оправочного узла, установленного на заводе непрерывного стана МРМ.
Бесплатно
Исследование химического состава переходной зоны биметаллического слитка, полученного методом ЭШП
Краткое сообщение
Перспективным направлением в материаловедении является создание композиционных материалов с заданными свойствами. Исследуемый в статье опытный материал является биметаллической композицией, полученной с помощью электрошлакового переплава. Электрошлаковый переплав позволяет решить задачу получения биметаллической заготовки с высокой сплошностью соединения слоёв. Но переходная зона представляет собой сплав металлов, образующих слои слитка, и отличный по своим свойствам от сплавляемых металлов. Переходная зона представляет собой ещё один слой в многослойной композиции, при этом химический состав этого слоя непостоянен, то есть изменяется по высоте, и, соответственно, изменяются его свойства. Большая протяжённость переходной зоны часто приводит к образованию в этой зоне неблагоприятных структур, по свойствам резко отличающихся от свойств переплавляемых металлов, образующих составные части электрода. При этом толщина переходной зоны неравномерна по сечению слитка и её границы повторяют форму жидкометаллической ванны. Само по себе наличие переходной зоны затрудняет получение слоя металла с заданными свойствами требуемой толщины. Представлены результаты химического анализа переходной зоны биметаллического слитка полученного методом электрошлакового переплава. Были определены концентрации основных легирующих элементов с целью изучения их распределения в объёме слитка, в частности в зоне сплавления разнородных материалов. Для уменьшения химической неоднородности и протяженности зоны сплавления предложен ряд мер, направленных на уменьшение глубины жидкометаллической ванны и изменения химического состава переходной зоны. Особое внимание для решения проблемы химической неоднородности и протяжённости переходной зоны уделяется технологии электрошлакового переплава с вращением расходуемого электрода вокруг своей оси в процессе плавки.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена исследованию процесса экстракционного извлечения меди из растворов аммиачного выщелачивания шлаков медеплавильных производств, которые помимо меди содержат ионы такого ценного элемента, как рений. За последнее десятилетие наблюдается устойчивый рост спроса на редкие металлы. Рений является один из высоковостребованных, но при этом одним из наиболее труднодоступных и дорогих. Высокий спрос на рений обусловлен его использованием в авиа- и ракетостроении как ключевого компонента сплавов, применяемых при изготовлении двигателей, либо в нефтеперерабатывающей промышленности в качестве компонента катализаторов. Совокупность вышеперечисленных фактов обуславливает повышение рентабельности переработки медных шлаков. Жидкостная экстракция меди является стадией, предваряющей дальнейшее сорбционное извлечение рения из технологических растворов выщелачивания в ходе комплексной переработки медных шлаков. В качестве объекта исследования применяли модельные растворы, близкие по элементному составу растворам аммиачного выщелачивания шлаков медеплавильных производств. Определены экстракционные характеристики процесса извлечения меди с применением раствора хелатирующего экстрагента LIX 84-I в керосине. Получена зависимость степени извлечения компонентов раствора выщелачивания от соотношения объемов водной и органической фаз, а также степени разбавления экстрагента в керосине. Показана эффективность экстрагента LIX 84-I при извлечении меди из аммиачных растворов сложного солевого состава. Установлены оптимальное соотношение объемов водной и органической фаз, а также наиболее эффективная, с практической точки зрения, концентрация экстрагента в органической фазе.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе представлено продолжение темы по разработке технологии малоотходной безуклонной горячей объемной штамповки осесимметричных деталей, в частности воротниковых фланцев, на основе схемы деформации «раздача-выдавливание». В настоящей статье приведен вывод общего вида функции энергосиловых параметров процесса на основе предыдущих работ, заключающихся в определении граничных условий и определения кинематических характеристик операции. Исходя из условий и схемы процесса деформации, принимаем торовую систему координат. Вывод общего вида функции осуществлен по методике А.Л. Воронцова. Так как процесс осесимметричный, то рассматриваем плоское напряженное состояние очага деформации. Приведенная математическая модель разработана с целью верхней оценки усилия деформации, что связано с необходимостью проведения технологических расчетов на производстве. Также в данной работе представлено моделирование по новой схеме деформирования с целью качественной оценки пластического течения материала. По результатам моделирования подтверждена практическая применимость метода на практике, что подтверждает предыдущие предположения. Также рассмотрен график зависимости усилия штамповки от перемещения. В данном конкретном случае график имеет куполообразную форму, что обусловлено изменением площади контакта рабочего инструмента с заготовкой. С целью получения более достоверной картины процесса деформации проведен лабораторный эксперимент на базе лаборатории кафедры ПиМОМД на гидравлической установке ВЖМ-2М, материал - свинец марки С2С ГОСТ 3778-98. Гидравлическая установка ВЖМ-2М отличается удобством применения и приемлемым усилием. Данный эксперимент дал положительные результаты, подтвердив тем самым моделирование при помощи метода конечных элементов. Для полноценной проверки корректности математической модели планируется проведение неполнофакторного эксперимента. Разработан пакет конструкторской и технологической документации, на данном этапе проекта оснастка находится на изготовлении в НОЦ «Машиностроение». Также планируется освоение опытной партии фланцев на ООО «ЧТЗ-УралТрак» на типоразмере с диаметром условного прохода D50.
Бесплатно
Статья научная
Исследовано влияние различных факторов на процесс обжига малосернистого чернового медного флотоконцентрата в шахтной печи. Установлено, что достаточно высокую степень извлечения меди в условиях автогенного обжига можно достичь при гранулировании на смеси из раствора лигносульфонатов (сульфит-спиртовая барда) и 10 %-ной серной кислоты. В зависимости от действующих факторов получены частные и обобщенные функции извлечения меди в раствор, которые скорректировали с учетом ограничения по степени реагирования не более 100 % путем введения в экспоненту.
Бесплатно
Статья научная
Представлена теория кинетики фазового превращения в условиях исчерпания мест зарождения на границах зерна как вариант теории Дж. Кана. На основании имеющихся экспериментальных данных для сплавов Fe - 9 % Cr с различным содержанием углерода определены кинетические параметры, определяющие зарождение и рост частиц феррита вдоль границ и вглубь исходных аустенитных зёрен. Рассчитанные диаграммы изотермического превращения аустенита в феррит хорошо соответствуют экспериментальным.
Бесплатно
К 100-летию Михаила Максимовича Штейнберга - основателя школы челябинских металловедов
Персоналии
Бесплатно
К вопросу влияния погонной энергии сварки на скорость охлаждения металла шва
Краткое сообщение
Представлены материалы по обоснованию и необходимости автоматизации расчета режимов дуговой сварки под слоем флюса. Разработан программный комплекс по расчету параметров режима дуговой сварки под слоем флюса для низко-углеродистых сталей. Для расчета режима сварки установлены зависимости влияния погонной энергии сварки на скорость охлаждения металла шва.
Бесплатно
К вопросу изучения скорости растворения феррита цинка методом вращающегося диска
Статья научная
Флотационная переработка отвальных медеплавильных шлаков приводит к образованию хвостов флотации, содержащих около 0,5 % меди и 4 % цинка, которые присутствуют в основных и второстепенных минеральных соединениях. Объемы накоплений в России данных отходов составляют от 120 до 140 млн т. В хвостах медь и цинк находятся в ферритах в виде отдельных минеральных фаз. Этот материал может являться сырьем для извлечения из него меди и цинка. Исследована одна из составляющих данного сырья - феррит цинка - на предмет его скорости растворения методом вращающегося диска. Для этого был синтезирован феррит цинка (ZnFe2O4) по керамической технологии. Образец был аттестован методом РФА. Полученные ферриты были спрессованы в таблетки и закреплены в обойме из фторопласта для проведения экспериментов. Изучена кинетика растворения феррита цинка в водном растворе серной кислоты в диапазоне концентрации от 7 до 300 г/дм3, при температуре 25, 45, 65 °С (298, 318, 338 К) и гидродинамическом режиме. С использованием уравнения Аррениуса была рассчитана энергии активации, а также были определены экспериментальные константы скорости. Получен вывод о кинетическом режиме растворения феррита цинка.
Бесплатно
