Міністерство освіти і науки України
Національний університет "Львівська політехніка"
Кафедра "Технології машинобудування"
Реферат
"Мікроструктура зносостійких чавунів для виготовлення промислових мелючих куль"
Дисципліна: фізика металів
Львів – 2008р
Зміст
Вступ
1. Теоретичні дані. Аналіз експлуатації мелючих куль
2. Характеристика досліджуваних матеріалів
3.Розробка оптимального складу хромистого чавуну, для даного типу робіт
4. Розроблення рекомендованої технології лиття мелючих куль
5. Результати виробництва мелючих куль з чавуну ИЧ280Х15Г4Т, що відливали на модулі ВВЛ за розробленою технологією
Висновки
Література
Вступ
На Україні та у країнах СНД використовувалась та використовується зараз високопродуктивна технологія одержання сталевих куль, що включає поперечно-гвинтову прокатку та подальше гартування з самовідпуском у агрегатах безперевної дії. Головним недоліком такої технології є низька твердість і, відповідно, зносостійкість куль, особливо великого діаметра. В зв’язку з цим, в промислово розвинених країнах до 30% мелючих куль виготовляється з білих чавунів методом лиття. Такі кулі мають стійкість у 3...5 разів вищу, ніж стійкість сталевих куль. На Україні об’єм виробництва чавунних мелючих тіл не перевищує 2% від загального випуску і обмежується цильпебсами (конічні мелючі тіла) та кулями малого діаметру (не більше 60мм). Кулі великих діаметрів виготовляються за кордоном з високолегованих чавунів типу ніхард та з хромистих чавунів. На Україні такі кулі не виготовляють через наявність у їх складі дефіцитних легуючих елементів, а також через відсутність економічних та продуктивних технологій. Необхідність у легуванні чавунів дефіцитними елементами пов’язана з тим, що нелеговані чавуни не задовольняють вимогам по ударостійкості мелючих куль. У зв’язку з цим набуває актуальності проблема оптимізації складу зносостійкого чавуну для мелючих куль з метою зниження його легованості. Технології лиття у піщані та металеві форми, що використовуються теперішнього часу, характеризуються низьким коефіцієнтом використання рідкого металу (біля 45...50%) та наявністю грубих ливарних дефектів кулі, що знижують її ударостійкість та зносостійкість. Тому проблема потребує використання способів лиття, що забезпечують направлену кристалізацію рідкого металу з мінімальним розвитком ливарних дефектів, оптимальну макро- та мікроструктуру і високі коефіцієнт використання рідкого металу та продуктивність праці.
1. Аналіз експлуатації мелючих куль
На основі аналізу літературних даних встановлені фактори, що визначають експлуатаційну стійкість мелючих куль. Такими факторами є твердість, достатня в’язкість та зносостійкість. Крім того, за умовами розвантажувально-завантажувальних робіт кулі повинні мати певні магнітні властивості.
Згідно з літературними даними для куль великих діаметрів (80мм та більше) за кордоном використовують хромисті чавуни та стоп ніхард. Оскільки нікель, що є основним легуючим елементом стопу ніхард, у наших умовах є дорогим та дефіцитним матеріалом, в роботі, як базовий матеріал для литих мелючих куль було вибрано хромистий чавун. Встановлено, що основним фактором, який визначає властивості білого чавуну, є склад, кількість та морфологія карбідної фази. Тому найбільш придатний для роботи в умовах ударно-абразивного зносу вибрані чавуни леговані 12...24% хромом. Кристалізація таких чавунів проходить з утворенням карбідів типу (Cr,Fe)7
C3
, які служать ведучою фазою структури. Аустенітно-хромистокарбідна евтектіка має скелетну будову, при цьому матричною фазою є аустеніт, а розгалуженою фазою - карбід (зазначемо, що у звичайній ледебуритній евтектиці - навпаки). Такими особливостями будови чавуну деякі дослідники пояснюють високий рівень механічних властивостей чавунів з карбідами типу (Cr,Fe)7
C3
, у порівнянні з низьколегованими чавунами, що містять ледебурітну евтектику.
Аналіз літературних даних про вплив легуючих елементів на структуру та властивості хромистого чавуну дозволив вибрати основну систему Fe-C-Cr-Mn з таким вмістом елементів, мас. доля, %: 1,8...3,2С; 13,0...23,0Cr та 1,0...4,0Mn для подальших досліджень з метою оптимізації складу стопу по службовим властивостям. У огляді відзначено також позитивний вплив модифікування хромистого чавуну титаном.
Поряд з легуванням та модифікуванням вказані також інші методи керування структурою високохромистих чавунів: дією на метал, що кристалізується, фізичними та механічними факторами, а саме вібрацією, відцентровими силами, електромагнітними полями, електронами високої енергії. Механічною дією можна також досягти щільних якісних відливків, а також підвищення виходу придатного.
Проаналізовано вітчизняний досвід виробництва литих куль. До теперішнього часу на Україні литі кулі діаметром більше 60мм не виробляють.
Виконаний аналіз дозволив сформулювати завдання, які необхідно вирішити для досягнення мети роботи.
2. Характеристика досліджуваних матеріалів
На підставі аналізу попереднього досвіду для досліджень були обрані високохромисті чавуни. Експерименти проводили на литих зразках та литих мелючих кулях діаметром 80...100мм.
Плавки проводили у лабораторних печах місткістю 20 та 60кг. В промислових умовах використовували індукційну піч місткістю 6т. Температура у печі перед випуском металу становила 1450...14800
С. Температура чавуну при заливці змінювалась від 1340 до 14200
С. Відливку зразків проводили у піщані форми. Для вивчення впливу хімічного складу та термічної обробки на структуру та властивості хромистого чавуну відливали кулі діаметром 100мм у промислові піщані форми по технології, що розроблена ЗДТУ і впроваджена на НВО "Востокмашзавод". Для вивчення впливу вібрації та відцентрових сил, кулі відливали у кокіль на модулі установки відцентрово-вібраційного лиття Камиш-Бурунського залізорудного комбінату.
Термічну обробку зразків проводили у лабораторних печах опору, литих куль - у печах СДО-28 з висувним подом. Термічна обробка включала повітряне гартування від температур 920...9500
С з відпуском при температурі 430...4500
С. Для запобігання утворення тріщин у відливках при нагріванні під гартування швидкість нагрівання обмежували величиною 700
С/год. з витримкою протягом 2 годин при температурі 4000
С. Подальше нагрівання вели з швидкістю 1500
С/год.
Контроль хімічного складу, дослідження макро- та мікроструктури, розміру структурних складових та механічних властивостей проводили стандартними методами. Для дослідження ударостійкості куль було розроблено спеціальну методику з використанням копра з падаючим вантажем. Енергія одиничного удару дорівнювала 1450Дж, що в 10...15 разів перевищує реальні динамічні навантаження, які сприймають кулі при роботі у промислових млинах. Ударостійкість оцінювали по кількості ударів, що витримувала куля до руйнування.
Дослідження абразивної зносостійкості проводили по методу випробування матеріалів при терті по закріпленому абразиву на установці Фізико-механічного інституту НАН України, яка забезпечувала постійну лінійну швидкість при терті. Ударно-абразивну зносостійкість зразків досліджували у лабораторному кульовому млині.
Об’єм усадочних дефектів визначали за методикою, що розроблена кафедрою М та ТЛВ ЗДТУ. Додатково досліджували площину усадочної раковини на темплеті кулі, що виготовляли розтином кулі по площині, яка перпендикулярна роз’єму форми та проходить через живильник.
Математичну обробку експериментальних даних та оптимізацію хімічного складу чавуну здійснювали із застосуванням сучасних апаратів і засобів обчислюваної математики.
3. Розробка оптимального складу хромистого чавуну, для даного типу робіт
При виборі критеріїв експлуатаційної стійкості куль, необхідних для оптимізації складу стопу, були використані результати випробувань литих мелючих куль з хромистих чавунів різного складу, проведених раніше кафедрою технології металів ЗДТУ. Такими критеріями було обрано:
-твердість поверхні кулі не менше HRC 55 з максимально можливою рівномірностю по перетину кулі;
-ударна в’язкість КС матеріалу кулі не менше 8,0 Дж/см2
;
-ударостійкість куль Nу
не менше 15 ударів;
-магнітна проникливість m не менше 4,0 Гн/м;
-достатня щільність та якість відливків.
Вплив основних легуючих елементів (C, Cr та Mn) вивчали з використанням математичного методу активного планування експерименту 23
(ортогональний план другого порядку). Згідно з аналізом літературних даних вміст хімічних елементів змінювали у наступних межах, мас. доля,%: 1,8...3,2С; 13,0...23,0Cr, 1,0...4,0Mn. Крім того, стопи вміщували 0,8...1,0%Ni, не більше 1,0%Si. Функцією відклику було обрано твердість HRC, ударна в’язкість КС, магнітна проникливість m, абразивний та ударно-абразивний зноси, як фактори, що відображають експлуатаційні якості мелючих куль.
Математична обробка результатів експерименту дозволила одержати залежності властивостей зносостійкого чавуну від його хімічного складу (у досліджених межах), що описуються рівняннями регресій:
КС = 55,6-16,25С-2,0Cr-2,1Mn+0,7СMn+2,2С2
+0,05Cr2
, Дж/см2
;
HRC = 27+5,6С+0,3Cr+8,9Mn-1,7Mn2
;
m = 2,8-1,7С+0,1Cr+2,8Mn-0,1ССr-0,2СMn+0,8С2
-0,4Mn2
, Гн/м;
IА
= 441-53С-1,6Cr-70Mn+13Mn2
, г/(м2
ч);
IУА
= 95,8-38,1С-3,75Cr-3,9Mn+0,6ССr+5,25С2
+0,06Сr2
+
+0,8Mn2
, г/(м2
ч);
Стопи вивченого хімічного складу мають структуру доевтектичного білого чавуну. Евтектика представлена хромистим карбідом типу (Cr,Fe)7
C3
розеточної будови в аустенітній матриці. Кількість карбідів змінювалась від 15 до 35%. Термічним травленням встановили, що при будь-якому співвідношенню Cr/C у досліджених межах (5...11) при кристалізації стопів створюється тільки карбід тригонального типу (безбарвні карбіди). Карбіди цементитного типу (Fe,Cr)3
C (цегельного кольору) виділяються вже у процесі охолодження відливку. Переконливим підтвердженням результатів термічного травлення служать дослідження мікротвердості. Безбарвні карбіди мали мікротвердість Н50
=1410...1680МПа, що відповідає карбіду типу (Cr,Fe)7
C3
. Одержані результати свідчать про недоцільність збільшення вмісту хрому з метою зміни морфологічної будови карбідної фази та евтектики в цілому. Вже при 13,0%Cr усі досліджені сплави кристалізувалися з евтектикою розеточної будови. Вторинні карбіди цементитного типу виділяються у середині металічної основи стопу, мають невеликі розміри і на первинну структуру високохромистих чавунів впливу не чинять. Металева основа досліджених чавунів після термічної обробки має структуру мартенситу з мікротвердістю Н50
=710...830МПа. Невеликі розміри вивчених зразків (біля 30мм) не дозволили встановити різниці у структурі по перетину шліфа.
Зміни ступеня легування чавунів не привело до помітної зміни металевої матриці стопів, але значно змінило кількість карбідної фази. Цей факт пояснює зниження ударної в’язкості та підвищення твердості із збільшенням вмісту вуглецю та хрому як основних карбідостворюючих елементів. Вплив марганцю за умов невеликих зразків встановити складно. Власних карбідів марганець не утворює (в досліджених стопах), а лише легує карбіди хрому та металеву основу. Розчинюючись у залізі, марганець розширює g-область, та збільшує кількість вуглецю в аустеніті, тим самим стабілізує аустеніт в області перлітного перетворення та підвищує здатність до гартування, а також зменшує загальну кількість карбідів.
Встановити зв’язок між співвідношенням Cr/C та ударно-абразивною зносостійкістю не вдалося. Але оптимальною структурою незалежно від вмісту вуглецю та хрому є мартенситна матриця з 25...28% карбіду типу М7
С3
. Певно, така структура оптимально поєднує твердість як фактор, що перешкоджає проникненню абразивної частки у тіло кулі, та достатню в’язкість як показник, що сприяє зниженню викришування карбідів у процесі зносу, та підвищенню ударостійкості куль.
Одержані залежності дозволили провести з врахуванням вимог до матеріалу мелючих куль комплексну оптимізацію хімічного складу зносостійкого чавуну з використанням графо-аналітичного методу. Визначено базовий склад чавуну, мас. доля, %: 2,7...2,9С; 13,0...15,0Cr; 4,0%Mn. Такий склад чавуну забезпечує необхідний рівень властивостей при мінімально можливому вмісті хрому. Цей чавун також має ступінь евтектичності 0,8, що забезпечує покращення ливарних властивостей.
Вивчення впливу марганцю, нікелю, кремнію та титану на експлуатаційні властивості стопу ИЧ280Х15 проводили безпосередньо на кулях діаметром 100мм, що відливали у піщані форми.
Марганець вводили до стопу з метою забезпечення високої твердості не тільки на поверхні кулі, але й по всьому її перетину. При всіх вивчених вмістах марганцю стоп задовольняє умовам по ударостійкості. Твердість поверхні куль при вмісті від 1,0 до 4,0%Mn практично не змінюється, але у центрі кулі максимальне значення твердості має місце при 3,6...4,1%Mn. При такому вмісті марганцю металева основа як на поверхні, так і у центрі кулі представлена мартенситом. Вміст марганцю вище 4,1% знижує точку мартенситного перетворення настільки, що робить практично неможливим одержання структур гартування при кімнатній температурі. Кількість немагнітної складової структури - аустеніту збільшується до межі, коли кулі перестають задовольняти встановленим вимогам по магнітній проникливості, а також по твердості. Вміст марганцю нижче 3,3% приводить до збільшення кількості продуктів розпаду аустеніту у центральній частині кулі, що негативно відзначається на твердості та стійкості мелючих куль.
Кремній є розкислюючим та легуючим елементом і вноситься у чавун з шихтовими матеріалами. Кремній звужує g-область та значно знижує концентрацію вуглецю у аустеніті. У хромомарганцевих чавунах з високою стабільністю аустеніту кремній у визначеному діапазоні вмісту можна розглядати як корисний елемент, що підвищує температуру мартенситного перетворення та полегшує тим самим утворення мартенситу. Але підвищений вміст кремнію приводить до зниження твердості чавуну, оскільки ефект від збільшеня кількості продуктів перліт
Використання дорогого нікелю для легування маловідповідальних деталей повинно підтверджуватися його значимістю та необхідністю. Виключення нікелю із складу зносостійкого хромистого чавуну знижує ударостійкість литих куль нижче критичного рівня (Nу<15 ударів). За іншими параметрами стоп повністю відповідає встановленим критеріям. У зв’язку з цим виникла необхідність підвищення ударостійкості матеріалу за рахунок інших факторів. Найбільш перспективним у цьому плані виявилося модифікування стопу титаном.
Добавки титану у кількості до 0,3% приводять до подрібнення структури стопу за рахунок ефекту модифікування другого роду. Наслідком змін у структурі стопу є підвищення ударостійкості куль до необхідного рівня. Але при подальшому збільшенню вмісту титану у стопі має місце збільшення розміру зерна.
У результаті проведених досліджень для виробництва мелючих куль методом лиття запропоновано чавун марки ИЧ280Х15Г4Т, що містить, мас. доля, %: 2,7...2,9С; 13,0...15,0Cr; 3,5...4,0Mn; не більше 1,0Si; 0,1...0,3Ti.
Проведено оптимізацію режиму термічної обробки мелючих куль з розробленого стопу за температурами повітряного гартування та відпуску. Встановлено, що підвищення температури повітряного гартування веде до зниження твердості та підвищення ударостійкості куль за рахунок збільшення кількості залишкового аустеніту у структурі стопу. Температура відпуску впливає аналогічно з різким збільшенням зростання при температурі вище 6500
С, що обумовлено переходом точки перетворення А1
(»7500
С). Впливу термічної обробки на первинні карбіди не встановлено. Оптимальним режимом термічної обробки мелючих куль із стопу ИЧ280Х15Г4Т є повітряне гартування з 950±200
С та наступним відпуском при 450±200
С.
4. Розроблення рекомендованої технології лиття мелючих куль
Розроблено дві модифікації кокілів для лиття мелючих куль:
-кокіль першої модифікації дозволяє одночасно відливати кулі діаметром 100, 80, 60, 40 та 20мм з живленням "відливку через відливок", що забезпечує направлену кристалізацію;
-кокіль другої модифікації розроблено для куль невеликого діаметру (до 60мм), що забезпечує нормальне заповнення форми під дією відцентрових сил з раціональним використанням розмірів кокіля.
З використанням модуля ВВЛ та кокіля першої модифікації провели дослідження впливу вібрації та відцентрових сил на структуру та властивості литих куль з чавуну ИЧ280Х15Г4Т.
Встановлено, що зміни режиму роботи модуля ВВЛ практично не вплинули на кількісне співвідношення складових структури стопу, але значно вплинули на їх розміри та у деякий мірі на морфологію. Зі збільшенням частоти коливань та швидкості обертання кокіля зменьшується середній розмір зерна структури та часток карбідів. Цей факт, певно, пов’язаний зі збільшенням кількості центрів кристалізації, переохолодженням розплаву та з підвищенням однорідності стопу внаслідок його перемішування під дією вібрації.
Макроструктура куль у зломах щільна, чиста, за виключенням раковин усадочного характеру діаметром 12...15мм, що розміщуються поблизу живильника на відстані 9...20мм від поверхні кулі. У більшості випадків макроструктура темплетів куль однорідна, дрібнозерниста без видимих включень та тріщин.
Щільність матеріалу куль не залежить від режиму роботи модуля ВВЛ і становить 7,7062 г/мм3
. Разом з цим, щільність відливків куль зі збільшенням частоти вібрації та швидкості обертання кокілю підвищується, а об’єм усадочної раковини зменшується (табл. 1). Це обумовлено підвищенням рідкотекучості, а також накладенням ефекту лиття під тиском за рахунок центрифугування при обертанні кокілю. Підвищення частоти коливань кокіля сприяє зниженню газонасиченості відливку та виведенню усадочних дефектів через ливникову систему у стояк. Результатом подрібнення структури чавуну та збільшення щільності відливку стало підвищення службових властивостей мелючих куль. Встановлено, що необхідна ударостійкість литих куль діаметром 80...100мм забезпечується, якщо сумарний об’єм усадочних дефектів не перевищує 1,20...1,25%, а об’єм концентрованої раковини - 0,40...0,45%. Основним результатом роботи стало значне підвищення ударостійкості куль (з 4 до 30 ударів) при збереженні високої твердості (HRC 58...60).
Таблиця 1 - Вплив режиму роботи модулю ВВЛ на щільність відливку мелючих куль з чавуну ИЧ280Х15Г4Т
Режим роботи модулю ВВЛ |
Діаметр кулі 40мм | Діаметр кулі 60мм | Діаметр кулі 80мм | |||||||||||||
| Частота вібрації | Швидкість обертання | Щільність кулі, r | Сумарний об’єм усадочних дефектів, åV |
Щільність кулі, r |
Сумарний об’єм усадочних дефектів, åV |
Щільність кулі, r |
Сумарний об’єм усадочних дефектів, åV |
|||||||||
| Гц | об/хв. | г/см3
|
см3
|
% | г/см3
|
см3
|
% | г/см3
|
см3
|
% | ||||||
| 0 | 500 | 7,623 | 0,35 | 1,09 | 7,583 | 1,82 | 1,6 | 7,693 | 7,22 | 2,85 | ||||||
| 17 | 125 | 7,628 | 0,32 | 1,01 | 7,604 | 1,52 | 1,33 | 7,601 | 6,78 | 2,64 | ||||||
| 17 | 500 | 7,663 | 0,16 | 0,52 | 7,658 | 0,74 | 0,64 | 7,593 | 4,93 | 1,53 | ||||||
| 34 | 125 | 7,656 | 0,2 | 0,65 | 7,65 | 0,83 | 0,72 | 7,564 | 5,47 | 2,16 | ||||||
| 34 | 500 | 7,676 | 0,12 | 0,38 | 7,673 | 0,48 | 0,42 | 7,624 | 3,42 | 1,34 | ||||||
| 48 | 125 | 7,679 | 0,11 | 0,36 | 7,677 | 0,43 | 0,38 | 7,618 | 3,35 | 1,52 | ||||||
| 48 | 500 | 7,685 | 0,09 | 0,28 | 7,668 | 0,56 | 0,5 | 7,695 | 3,06 | 1,22 | ||||||
В роботі не виявлено зв’язку ударостійкості куль від параметрів мікроструктури матеріалу. Певно, що на кулях із значним об’ємом усадочних дефектів їх вплив на ударостійкість більш значний, ніж вплив розмірів мікроструктури. Можливо, що на більш щільних кулях вплив розмірів зерна та карбідів на ударостійкість буде значнішим.
Розподіл твердості по перетину кулі не залежить від режиму роботи модуля ВВЛ, але зносостійкість матеріалу підвищується при збільшенні частоти коливань кокіля та швидкості обертання модуля. Виявлено зв’язок між втратою маси зразка при абразивному зносі з розміром параметрів структури. Вірогідно, що більш дрібнодисперсні та рівномірно розподілені карбіди міцніше утримуються металевою матрицею і у меншій мірі викришуються.
Дослідженнями встановлено, що високоякісні відливки чавунних куль забезпечує такий режим роботи модулю ВВЛ:
-амплітуда вібрації 0,5мм;
-частота вібрації 48Гц;
-частота обертання 500 об/хв;
-час обробки рідкого металу вібрацією та відцентровими силами 1,0...1,2хв;
-мінімальна температура рідкого металу при заливці 1360...13800
С.
5. Результати виробництва мелючих куль з чавуну ИЧ280Х15Г4Т, що відливали на модулі ВВЛ за розробленою технологією
Мелючі кулі, що були відлиті згідно з вимогами заданої технології, відповідали ГОСТ 7524-89 по якості поверхні та розмірам. Поверхня куль була чиста, форма відливка відповідала формі кулі, зміщень по роз’єму форми не було. Вихід придатного литва становив 72...75%.
Макроструктура литих куль щільна, без видимих дефектів (пустот, тріщин), а також помітних лікваційних зон. У кулі діаметром 80мм на відстані 10...15мм від поверхні в місці прилягання ливника до відливка малась рихлість та компактна усадочна раковина неправильної форми площиною біля 20мм2
. У кулях меншого діаметру усадочні дефекти займали значно меншу площину.
Мікроструктура досліджених куль мала осередочну будову і представлена мартенситною матрицею та аустенітно-хромистокарбідною евтектикою з карбідами (Cr,Fe)7
C3
у кількості 25...30%.
Службові властивості куль повністю відповідали розробленим критеріям: твердість поверхні становила HRC57...60, у центрі кулі - HRC50...54; ударостійкість - 25 ударів; магнітні властивості куль повністю задовольняли вимогам завантажувально-розвантажувальних робіт.
Порівняльні випробування стійкості у млині литих мелючих куль з чавуну ИЧ280Х15Г4Т та катаних із сталі 35Г показали відносне збільшення експлуатаційної стійкості чавунних куль у 3,2 рази. Крім того, використання більш твердих чавунних куль, в порівнянні зі сталевими, додатково дозволило зменшити витрати електроенергії при подрібненні у млині на 15% та підвищити ефективність процесу подрібнення руди.
Висновки
Аналіз світового досвіду показав, що у промислово розвинених країнах частка зносостійкого чавуну що більше як у три рази перевищує зносостійкість конструкційних сталей, у виробництві куль складає 30%, тоді як на Україні ця частка не перевищує 2% внаслідок дефіциту легуючих елементів (Ni, V, Mo, Cu та інш.) та відсутності оптимальної технології виробництва куль діаметром більше 60мм.
Розроблено граничні умови фізичних, механічних та експлуатаційних властивостей, що забезпечують високоефективну роботу млинів та стійкість чавунних куль:
-твердість поверхні кулі не менше як HRC 55;
-ударна в’язкість КС не менше 8 Дж/см2
;
-ударостійкість куль Nу
не менше 15 ударів;
-магнітна проникливість m не менше 4 Гн/м;
-ливарні властивості повинні забезпечити мінімальну кількість усадочних дефектів.
З використанням математичного методу активного планування експерименту одержані кореляційні залежності, що описують вплив вуглецю, хрому та марганцю на механічні властивості, магнітну проникливість та абразивне і ударно-абразивне зношування чавуну;
На підставі розроблених критеріїв роботоздатності з використанням одержаних залежностей оптимізовано хімічний склад чавуну ИЧ280Х15Г4Т для мелючих куль, що відрізняється від раніше відомого економією дефіцитних хрому (біля 2%) та нікелю (біля 1%).
Для підвищення зносостійкості, ударостійкості та одержання рівномірного розподілу властивостей по перетину куль запропоновано модифікувати чавун титаном у кількості 0,1...0,3%.
Установлено залежності щільності відливку та кількості дефектів усадочного походження від режимів роботи відцентрово-вібраційної установки, а також залежність ударостійкості куль від сумарного об’єму усадочних дефектів. Накладення вібрації та відцентрових сил дозволяє одержувати щільні кулі з мінімальною кількістю усадочних дефектів та з однорідною і дрібнозернистою структурою. Оптимальним режимом работи модуля установки ВВЛ є:
-ампітуда вібрації 0,5мм;
-частота вібрації 48Гц;
-частота обертання 500 об/хв;
-час обробки рідкого металу у формі 1,0...1,2 хв;
-температура рідкого металу при заливці 1360...13800
С.
Оптимізовано режим термічної обробки мелючих куль з чавуну розробленого складу за температурами повітряного гартування та відпуску. Установлено, що підвищення температури гартування знижує твердість та підвищує ударостійкість за рахунок збільшення кількості залишкового аустеніту у структурі стопу. Температура відпуску (250-6500
С) впливає аналогічно температурі гартування. Оптимальним режимом термічної обробки мелючих куль з чавуну ИЧ280Х15Г4Т є повітряне гартування від 950±200
С з відпуском при 450±200
С.
Література
1. Капустин М.А., Иванов Д.Ю. Критерии стойкости мелющих шаров в условиях ударно-абразивного износа: Сб. научн. тр. ТГАТА. - 1996. - С.22-23.
2. Капустин М.А., Шестаков И.А. Влияние состава белого чугуна на его стойкость в условиях ударно-абразивного износа // Придніпровський науковий вісник. - 1997. - №8(19). - С.18-22.
3. Капустин М.А., Шестаков И.А. Разработка режимов литья мелющих шаров на центробежно-вибрационной установке // Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні. - 1997. - №1-2. - С.62-64.
4. Иванов Д.Ю, Капустин М.А. Влияние химического состава и структуры на износостойкость хромистых чугунов // Нові конструкційні сталіі методи їх обробки для підвищення надійності та довговічності виробів: Зб. наук. пр. ЗДТУ. - Запоріжжя: ЗДТУ, 1998. - С.132-133.
5. Пархоменко В.А., Бондаренко И.Н., Капустин М.А. Выбор рациональных составов износостойких сплавов для деталей, изнашиваемых высокоабразивными щелочными суспензиями // Тез. докл. научн.-техн. конф. "Пути повышения качества и экономичности литейных процессов". - Одесса. - 1993. - С.57.
6. Капустин М.А., Климова И.Г., Иванов Д.Ю. Влияние карбидной фазы на свойства высокохромистых чугунов // Тез. докл. научн.-техн. конф. "Неметаллические включения и газы в литейных сплавах". - Запорожье: ЗМИ. - 1994. - С.94.