Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия
Все статьи: 866
Пористость в металле, наплавленном открытой дугой проволокой БрКМц3-1
Статья научная
Представлены материалы по образованию пор в металле при наплавке ручной и механизированной сваркой открытой дугой проволокой марки БрКМц3-1. Определены зависимости влияния предварительного подогрева деталей на количество пор в наплавленном металле. Установлено, что при сварке меди и ее сплавов образование пор связано с водородом и кислородом. Определены равновесные концентрации кислорода и водорода в жидком металле (бронзе) при температуре Т = 1473 К.
Бесплатно
Порошковые проволоки Fe-Cr-Al для дуговой металлизации жаростойких покрытий
Статья научная
В работе контролировали однородность шихты порошковых проволок, для чего определяли угол ее естественного откоса и коэффициент сыпучести. Установлено, что шихта специального состава, полученная за счет ограничения содержания крупных и мелких фракций компонентов, в сравнении с шихтой стандартного состава из компонентов, имеющих исходную грануляцию, имеет меньший угол естественного откоса и большую сыпучесть, что позволило обеспечить ее однородность по химическому и гранулометрическому составам и повысить качество покрытий. Методами термогравиметрического анализа и сканирующей электронной микроскопии проанализировано влияние дополнительного легирования проволок титаном, кремнием и иттрием на жаростойкость. Установлено, что как для сплавов базовой системы легирования Fe-Cr-Al, так и для металлизационных покрытий, введение титана и кремния позволяет предотвратить формирование железохромистых карбидов (Fe,Cr)7C3 и нитридов алюминия AlN и протекание локальной высокотемпературной коррозии, а иттрия - сегрегацию серы на границе раздела за счет формирования сульфидов Y2S3. В отличие от стандартных хромоалюминиевых сплавов для металлизационных покрытий указанные эффекты достигаются при введении в состав шихты порошковых проволок повышенного количества титана и кремния, что связано с условиями их формирования при дуговой металлизации. На основе установленных закономерностей разработаны порошковые проволоки системы легирования Fe-Cr-Al-Ti-Si, предназначенные для нанесения жаростойких металлизационных покрытий. Металлизационные покрытия из разработанных порошковых проволок имеют жаростойкость одного уровня с аустенитными сталями и на порядок выше в сравнении с перлитными и мартенситно-ферритными сталями, широко используемыми в котлостроении.
Бесплатно
Порционная вакуумная обработка недораекисленной легированной стали для производства крупных поковок
Статья обзорная
Бесплатно
Статья научная
Изучены факторы, влияющие на образование грубых поверхностных дефектов при разливке легированной титаном нержавеющей стали и, как следствие, потери, возникающие в ходе разливки. Рассмотрен общий вид и приведен состав включений в крупных поверхностных дефектах непрерывно-литых слябов легированной титаном нержавеющей стали. Утверждается, что решающее влияние на образование поверхностных дефектов оказывают условия разливки, а не выплавки и подготовки к разливке. Рассмотрены изменения химического состава шлаков в кристаллизаторе (в начале, середине, конце разливки плавки) и промковше (в начале, середине, конце разливки плавки у защитной трубы и стопора промковша) при разливке нержавеющей стали, легированной титаном.
Бесплатно
Превращения в сидеритовой руде при восстановительном нагреве
Статья научная
Определены химический и минеральный составы сидеритовой руды Бакальского месторождения. Проведены эксперименты по твердофазному восстановлению кусковых образцов сидеритовой руды в газовой атмосфере, контактирующей с твердым углеродсодержащим восстановителем при 1000-1100 °С. Установлены особенности макроструктуры продуктов восстановительной обработки сидеритовой руды. Формируется два типа структур: плотные композитные агрегаты из металлического железа и железистой оксид-магниевой керамики, а также пористые образования из глобул металлического железа и глобул оксида магния. Подтвержден эффект самоукрупнения агрегатов из твердых частиц восстановленного железа.
Бесплатно
Статья
Бесплатно
Предотвращение трещин в литых заготовках за счет учета дилатации в процессе их термической обработки
Статья научная
Работа посвящена изучению механизма образования трещин в крупных стальных отливках в период их изготовления и термической обработки. Приведены данные по реальной промышленной отливке, а также технологические режимы, позволяющие предотвратить образование трещин при её изготовлении и термической обработке.
Бесплатно
Применение радиально-ковочной машины SKK-14 для холодной и горячей ковки труб
Статья научная
Изложены основные результаты исследований по разработке и исследованию опытной технологии радиальной ковки труб редуцированием и на оправке с использованием радиально-ковочной машины (РКМ) SKK-14 австрийской фирмы GFM. При выполнении работы использованы материалы фирмы GFM, переданные ООО НПП «МЕТЧИВ» в качестве технической документации к поставленной (РКМ) SKK-14, а также результаты опубликованных экспериментальных и теоретических исследований по получению труб путем прокатки и радиальной ковки. Приведены технические характеристики, технологические возможности, описаны особенности устройства и принципа работы механизмов радиально-ковочной машины (РКМ) SKK-14 ООО НПП «МЕТЧИВ» при горячей и холодной ковке труб без оправки путем редуцирования и на оправке. Представлены основные известные рекомендации по режимам обжатий, параметрам инструмента и требованиям к нему, касающиеся конусности оправки, смазки оправок и внутренней поверхности труб перед деформацией. Описаны результаты освоения опытных технологий редуцирования труб без оправки, а также горячей и холодной ковке труб на оправке. Даны рекомендации по совершенствованию инструмента, оснаст¬ки, смазки и технологических режимов ковки. Опыт освоения ковки бесшовных труб на РКМ SKK-14 используется при разработке и практической реализации технологических схем их производства, включающих сочетание процессов получения гильз путем прошивки сплошных заготовок пластической деформацией или сверлением путем удаления стружки, горячего и холодного редуцирования без оправки, горячей и холодной ковки на оправке. Отмечены перспективные области применения РКМ SKK-14 при ковке труб, связанные с малотоннажным производством труб специального назначения, имеющих постоянные и переменные наружные и внутренние диаметры по длине из малопластичных, труднодеформируемых сплавов черных и цветных металлов.
Бесплатно
Статья научная
Титановые сплавы и высоколегированные нержавеющие стали достаточно проблематично обрабатывать волочением в монолитных волоках. Связано это с особенностями трения скольжения на контакте «инструмент - обрабатываемый материал» и наличием тянущего усилия, приложенного к переднему концу проволоки в процессе пластической деформации. При деформации титановые сплавы сильно упрочняются с потерей пластических свойств. Это вызывает необходимость применять частые промежуточные отжиги. Роликовое волочение можно рассматривать как одно из перспективных направлений совершенствования технологии изготовления проволоки и фасонных профилей из труднодеформируемых сплавов. В настоящей работе разрабатывается инструмент и технологии, обеспечивающие изготовление простых и фасонных профилей из труднодеформируемых сплавов роликовым волочением. Предложены и приведены конструкции роликовых волок со смещенными по оси волочения парами горизонтальных и вертикальных роликов, позволяющие изготавливать проволоку простого и фасонного профилей диаметром от 0,5 до 12,0 мм. В роликовых волоках представленной конструкции можно получать круглый, прямоугольный, шестигранный и другие виды профилей, в том числе фасонные. Для этого могут быть использованы калибровки «круг - овал - круг», «круг - ромб - гладкая бочка» и другие. Показаны технологические решения по изготовлению шестигранного профиля S = 2,2 мм из заготовки труднодеформирумых сплавов 09Х16НЧБ, 12Х18Н10Т, ВТ16 различного диаметра. Для повышения ресурса эксплуатации волок ролики, изготовленные из термообработанной стали марки Х12МФ, рекомендовано упрочнять путем нанесения на рабочую поверхность функционального покрытия из сплава WC-10Co-4Cr детонационным напылением с последующим проплавлением этого слоя лазером. Исследования, проведенные на образцах, показали семикратное повышение износостойкости по сравнению с аналогичными, подвергнутыми только традиционной для Х12МФ термической обработке в виде закалки с отпуском.
Бесплатно
Применение сварки для изготовления кольцевых заготовок из жаропрочных никелевых сплавов
Статья научная
Кольцевые детали, изготавливаемые из трудносвариваемых жаропрочных дисперсионно-твердею¬щих никелевых сплавов, в настоящее время производятся в раскатном варианте. Применение таких технологических процессов является вынужденным решением, к которому прибегают из-за низкого качества сварных соединений. Изыскание технологии изготовления таких колец в сварном варианте является весьма актуальной задачей. Основными трудностями сварки этих сплавов являются их низкие механические свойства металла шва и жаропрочность. Предложено для изготовления кольцевых заготовок из никелевых жаропрочных сплавов применять электрошлаковую сварку комбинированным электродом, осуществляемую одновременным вводом в шлаковую ванну неплавящегося и плавящегося электродов. Сварка осуществляется под флюсом АНФ-21 на установке, созданной на базе унифицированных узлов электрошлаковых аппаратов и источника ТШС-3000. Для повышения свойств металла шва применено модифицирование его ультрадисперсными тугоплавкими частицами карбонитрида титана (0,04 %) с помощью нетоковедущей порошковой проволоки на никелевой основе. Установлено, что механические свойства модифицированного металла шва значительно повысились и превышают требования технических условий, в том числе длительная прочность превышает требуемую более чем в два раза. Показано, что модифицирование приводит к подавлению столбчатого характера кристаллизации, измельчению кристаллической структуры литого сплава, улучшению морфологии и топографии карбидных фаз, совершенствованию γ’-фазы, что обуславливает повышение механических свойств металла шва и его жаропрочности.
Бесплатно
Статья научная
В условиях продолжающейся интенсификации процесса прошивки на двухвалковых станах поперечно-винтовой прокатки важной и актуальной задачей является определение усилий и моментов, действующих на рабочий инструмент прошивного стана. Данная работа посвящена совершенствованию и раскрытию положений энергостатического метода определения интегральных характеристик процессов обработки металлов давлением, впервые сформулированного и развитого Выдриным Владимиром Николаевичем в своих трудах, применительно к процессу прошивки на двухвалковых станах поперечно-винтовой прокатки с направляющими приводными дисками. На основе положений энергостатического метода, получена система уравнений для определения нормального давления на валках, оправке и направляющих приводных дисках двухвалкового стана винтовой прошивки, на каждом полушаге осевой подачи заготовки. Уравнения, входящие в систему, получены с учетом геометрических особенностей очага деформации (искажение, вызванное сложной геометрией рабочего инструмента и поворотом валков на углы подачи и раскатки) и кинематических особенностей процесса. В работе проведен анализ возможных вариантов векторных диаграмм скоростей точек на контактных поверхностях металла с направляющими приводными дисками в зависимости от характера возможных зон скольжения. Результаты данного анализа использовались для учета отклонения удельных сил трения от осевого направления на контактных поверхностях металла с дисками. Отмечено, что для станов, где используется схема со свободновращающейся оправкой, для разрешения полученной системы уравнений необходимо использовать дополнительные условия. В качестве примера приводится использование зависимостей для определения контактного давления на валках при винтовой прошивке.
Бесплатно
Примеси кремния в ОЦК-железе: ab-initio моделирование свойств и энергетических параметров
Статья научная
В программном пакете WIEN2k проведено первопринципное моделирование равновесной структуры и свойств атомов кремния, растворенных в ОЦК-железе. Для расчетов использовался полнопотенциальный метод линейных присоединенных плоских волн LAPW, с учетом обобщенного градиентного приближения PBE-GGA, в суперячейке из 54 атомов железа с периодическими граничными условиями. Это наиболее точный метод, используемый в рамках теории функционала плотности. В работе определены оптимальные значения основных параметров моделирования, позволяющие рассчитывать энергетические характеристики системы с точностью не менее 0,01 эВ. Энергия растворения кремния в ферромагнитное ОЦК-железе составила -1,19 эВ. Атомы кремния испытывают сильное взаимное отталкивание в первых двух координационных сферах, которое далее является спадающим. После третей координационной сферы отталкивание атомов становится близким к нулю. При растворении кремний не изменяет параметр ОЦК-решетки и не влияет на решетку железа. Магнитный момент атомов железа в первом окружении с 2,23 µB, уменьшается до 2,045 µB. Растворение 1,85 ат. % кремния приводит к уменьшению среднего магнитного момента на атом железа на 0,02 μB и снижению объемного модуля сжатия.
Бесплатно
Принципы и методы проектирования дуговых режущих плазмотронов постоянного тока
Статья научная
Обобщены основные факторы, сформулированы обобщенные принципы и методы проектирования, применяемые в процессе конструирования дуговых режущих плазмотронов постоянного тока. Отмечается, что обобщенные принципы проектирования можно классифицировать по 3-м основным группам, среди которых наиболее важны принципы достижения максимальных значений производительности, надежности и качества электроплазменных процессов, а также безопасного применения плазмотронов. Предлагается сделать акцент на газодинамических факторах проектирования, определяющих функциональные параметры и безопасность работы плазмотронов для резки металлов. Определены основные принципы и методы газодинамического проектирования, применительно как ко всему плазмотрону, так и к отдельным участкам его газовоздушного тракта. Сформулированы основные принципы и методы акустического («безопасного») проектирования, направленные достижение минимального уровня аэродинамического шума плазмотрона. Упомянуты плазмотроны, сконструированные на основе разработанных принципов и методов проектирования и имеющие улучшенные показатели эффективности, качества и безопасности работы. К конструкциям, разработанных с применением упомянутых принципов проектирования можно отнести серию одноконтурных дуговых плазмотронов для резки металлов (ПМВР-М, ПМВР-2, ПМВР-2М), а также универсальные (по показателям качества и безопасности) двухконтурные плазмотроны, работающие по принципам узкоструйной плазмы.
Бесплатно
Статья научная
Приведены данные о напряженно-деформируемом состоянии заготовки во время комбинированного процесса обжима-раздачи. Рассмотрена вероятность разрушения заготовки во время протекания операции на опасных ее стадиях. Выделены основные виды брака, такие как образование трещин, смятие, недооформление. Приведены рекомендации и причины его возникновения. Для предотвращения трещин предлагается проведение отжига для снятия внутренних напряжений. Исключить смятие заготовки предлагается изменением параметров технологического процесса, а именно снижать степень деформации и проводить штамповку в несколько переходов или использовать трубы с более толстой стенкой. Как правило, указанные виды брака формируются при несоблюдении технологических параметров процесса, а также зависят от качества заготовки и метода ее получения. Также в ходе моделирования процесса было выявлено несоответствие модели реальным данным. Полученное несоответствие заключается в появлении вероятности разрушения штампуемой заготовки в обжимаемой части, что противоречит экспериментальным данным. В рамках этого для более качественного и достоверного анализа разрушения был выведен поправочный критерий, учитывающий величину средних напряжений по высоте заготовки. Введение нового критерия позволило более конкретно и достоверно рассматривать разрушение заготовки в процессе деформации в программном комплексе. Проведено сравнение экспериментальных данных и результатов моделирования. На основе полученных данных подтверждена применимость поправочного критерия на практике и возможность его применения при составлении технологических режимов в научно-исследовательских и промышленных работах. В дальнейшем планируется составление математической модели с целью определения кинематических и энергосиловых параметров.
Бесплатно
Статья научная
Ужесточение показателей экологической безопасности и ограничение использования свинца в новом электротехническом и электронном оборудовании до величины не более 0,01 % продиктовали необходимость поиска новых легкоплавких сплавов для использования в качестве припоя. Сплав 52In-48Sn, являясь одним из самых перспективных бессвинцовых припоев, востребован электротехнической промышленностью в виде прутков и проволоки. В данной статье описана технология получения пруткового припоя из сплава 52In-48Sn в условиях мелкосерийного производства и проблемы, с которыми столкнулись при ее реализации. В данной статье представлены результаты исследования причин образования поверхностного дефекта «воздушные пузыри» у прутков ø8,0 и ø15,0 мм из сплава 52In-48Sn, изготовленных методом прямой экструзии. Моделирование в программе QForm процесса распрессовки заготовок в контейнере в процессе экструзии показало, что причиной образования дефекта «воздушные пузыри» на поверхности прутков является чрезмерный зазор между контейнером и заготовкой. В процессе осадки заготовки в контейнере объем воздуха запирается в контейнере и поступает внутрь сплава. Для устранения этого дефекта при прессовании необходимо минимизировать зазор между заготовкой и контейнером. Отношение длины к диаметру заготовки не должно превышать 2,5. Чтобы исключить поверхностный дефект «воздушные пузыри» готовой продукции, эти требования необходимо учитывать при конструировании инструмента для прямого прессования (экструзии). Результаты проведенных исследований экспериментально подтверждены при изготовлении прутков ø8,0 мм. Уменьшение зазора между контейнером и заготовкой до 0,5 мм позволило получить прутки с высоким качеством поверхности.
Бесплатно
Проблемы лавинных разрушений газопроводов из сварных труб и способы их предотвращения
Статья научная
На основе многолетних исследований разработана специальная конструкция сварной трубы с нанесенным бандажом из высокопрочной проволоки. Проведены экспериментальные исследования, которые подтвердили возможность исключения лавинных разрушений.
Бесплатно
Проблемы получения качественной слябовой заготовки на МНЛЗ № 2 ОАО «Уральская сталь»
Статья научная
Проанализированы показатели непрерывной разливки слябовой заготовки и листовой прокатки в условиях ОАО «Уральская Сталь». Выявлены основные причины, влияющие на качество непрерывнолитой заготовки и брак листового проката.
Бесплатно
