Выставки и конференции/ МНТК "Детали машиностроения из ЧВГ. Свойства. Технология. Контроль"

Подготовлено: Панов А.Г., ИЦМ, 18 ноября 2017

РЕШЕНИЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ
"ДЕТАЛИ МАШИНОСТРОЕНИЯ ИЗ ЧУГУНА С ВЕРМИКУЛЯРНЫМ ГРАФИТОМ.
СВОЙСТВА. ТЕХНОЛОГИЯ. КОНТРОЛЬ"
(Набережные Челны, 16-19 октября 2017 года)

Международная научно-техническая конференция «Детали машиностроения из чугуна с вермикулярным графитом. Свойства. Технология, Контроль», состоявшаяся в Набережночелнинском филиале Казанского федерального университета с 16 по 19 октября 2017 г., позволила провести широкое профессиональное обсуждение проблем изготовления и расширения сферы применения отливок из ЧВГ.

В конференции приняли участие российские и зарубежные ученые (более 40 человек), представители предприятий-изготовителей изделий из чугуна (более 60 человек) и модификаторов чугуна (20 человек), а также специалисты по контролю и стандартизации (17 человек).

Участники конференции отмечают, что теория формирования графита определённой формы продолжает отставать от практики литейного производства, требуется её дальнейшее развитие.

Разработка технологии модифицирования чугуна предполагает обязательный учет ряда обстоятельств. Во-первых, основными элементами, контролирующими форму графита при кристаллизации в чугуне, являются поверхностно-активные (S, O, Mg, РЗМ, ЩЗМ, Bi, Te, …), их следует учитывать в микросоставе чугуна. Также следует учитывать все элементы, обладающие высоким к ним сродством, в частности, микропримесь азота, особенно при выплавке чугуна в дуговой печи. При длительной выдержке чугуна в печи с кислой футеровкой происходит накопление взвешенных в расплаве и трудно удаляемых из расплава оксидов кремния, повышающих содержание кислорода. Во-вторых, вермикулярный, также, как и шаровидный, графит может образовываться в чугуне при кристаллизации без специального модифицирования веществами (модификаторами). Условиями для реализации такой ситуации могут быть высокие скорости охлаждения при кристаллизации, низкие и короткие перегревы расплава, полученного из шихты, содержащей шаровидный и вермикулярный графит, и, наоборот, длительный высокотемпературный контакт расплава с магнезитовой футеровкой в дуговой печи с естественным рафинированием расплава и восстановлением магния из футеровки.

Выделяются следующие факторы, влияющие на структуру и свойства отливок из ЧВГ: наследственное структурное состояние расплава перед модифицированием (оцениваемая по жидкотекучести, склонности к отбелу и т.п.), условия модифицирования (температура, метод, размер и конструкция ковша, элементный, фазовый и фракционный состав сфероидизирующих и графитизирующих модификаторов), условия кристаллизации (материал и масса формы, конструкция литниково-питающей системы, характеристические сечения, разностенность и длинномерность отливок). Для получения стабильной структуры и свойств отливок необходимо стабилизировать параметры металлургического процесса на каждой операции, либо использовать термический анализ предварительно модифицированного расплава с возможностью последующей домодифицирующей корректировки по результатам термоанализа.

Мировой опыт позволяет получить отливки из ЧВГ практически в любых условиях чугунолитейного производства, в том числе с приготовлением расплава в вагранках. Однако в последнем случае необходимо строже обычного учитывать качество используемого в технологическом процессе кокса.

Современные приборы дают возможность качественно и количественно оценивать неметаллические включения в сталях и чугунах методом оптической спектрометрии. Для развития теории кристаллизации чугуна представляет интерес исследование взаимосвязи качественного и количественного состава неметаллических включений с параметрами микроструктуры графита в ЧВГ.

Количественный химический анализ (КХА) чугунов с неотбелённой структурой с достаточной для литейного производства точностью принципиально возможен, в частности, методом индуктивно-связанной плазмы. Экспресс-КХА методом оптической спектрометрии также возможен путём применения специальных электрических режимов, однако такой контроль современными методами может дать результат лишь с погрешностью, превышающей требования литейного производства, и может в перспективе рассматриваться как полуколичественный экспресс-метод. Для реализации перечисленных методов требуется продолжение исследований и разработка соответствующих методик и стандартных образцов.

ЧВГ могут иметь в ближайшем будущем широкие перспективы, по крайней мере, в двух направлениях их применения. Во-первых, для производства деталей, требующих его уникальных свойств, получаемых при высокой доле (более 80%) графита вермикулярной формы, особенно для высоконагруженных деталей, работающих в условиях термоциклического нагружения, даже при возрастающей при этом себестоимости 1 кг изделия. Во-вторых, для увеличения эксплуатационного ресурса, снижения веса, улучшения обрабатываемости, демпфирующей способности деталей, традиционно изготавливаемых из серых чугунов высоких марок, литые заготовки которых не склонны к литейной усадке при более высоком содержании в структуре ЧВГ графита шаровидной формы до 40% и более, что значительно расширяет технологическое окно литейного процесса, уменьшает количество брака отливок из ЧВГ и незначительно меняет себестоимость 1 кг изделия. По мере накопления опыта и совершенствования технологии модифицирования ЧВГ, обеспечивающей стабильность процесса, в дальнейшем возможен выход на качественно новый уровень отечественного машиностроения и станкостроения за счёт массового применения деталей из ЧВГ.

Отечественный ГОСТ 28394-89, в отличие от всех остальных мировых стандартов на отливки из ЧВГ, разработанных в аналогичный период времени, не подвергался модернизации с момента его создания и в настоящее время не отвечает современным требованиям. Требуется его существенная переработка, в том числе, с учётом проработанных на конференции решений.

Отечественный ГОСТ 3443-87 в части шкал для контроля микроструктуры ЧВГ также сильно устарел. Для объективной оценки микроструктуры ЧВГ его применять нельзя, требуется его срочная переработка. При переработке стандарта необходимо учитывать последние достижения в области металлографии, в частности, цифровой микроскопии, которая даёт возможность получения и обработки площади микрошлифа заданного размера и измерений большего количества параметров микроструктур.

По модификаторам чугуна не существует стандартов ни на их классификацию, ни на их терминологию, ни, тем более, на их марки, составы и свойства. Как следствие, не существует объективной отечественной нормативной документации как на модификаторы для ЧВГ, так и на стандартные образцы модификаторов, а также методики контроля параметров их качества. При этом методики КХА литых модификаторов физическими методами должны разрабатываться с учётом закономерностей явления структурной наследственности литых изделий. С применением метода индуктивно-связанной плазмы для КХА модификаторов можно избежать необходимости учёта в методиках контроля особенностей структуры модификаторов, изготовленных различными методами. Однако для подтверждения этого вывода требуются дальнейшие исследования.

Несмотря на возможность перехода отечественного машиностроения на качественно новый уровень за счёт массового освоения ЧВГ, проблема развития производства изделий из этого материала в России является достаточно сложной. Для решения её ключевых аспектов требуются инвестиции, время, квалифицированные кадры. Полностью и быстро решить эту проблему без поддержки государства, по всей видимости, не удастся.

По результатам обсуждения пленарных и секционных докладов участниками конференции приняты следующие решения:

1. Распространить материалы по итогам работы конференции, в том числе по согласованию с редакциями опубликовать основные доклады участников в виде статей в журналах "Литейное производство" и "Литейщик России", а также издать монографию по современной теории и практике получения изделий из ЧВГ, для написания которой сформировать творческий коллектив из числа участников конференции в следующем составе: д.т.н. Панов А.Г., д.т.н. Андреев В.В., д.т.н. Давыдов С.В., д.т.н. Болдырев Д.А., к.т.н. Королёв С.П., к.т.н. Степановских В.В., к.т.н. Иванова В.А., нч. отд. ООО НПП Технология Токарев А.А., Dr. Dowson, S. При подготовке монографии принимать и учитывать предложения всех желающих принять участие в её написании.
2. Разработать изменения в стандарт ГОСТ 28394-89 с целью его актуализации, в том числе, с учётом результатов исследований влияния термической обработки на свойства ЧВГ, для чего сформировать рабочую группу из числа участников конференции в следующем составе: к.т.н. Иванова В.А., д.т.н. Панов А.Г., д.т.н. Андреев В.В., д.т.н. Болдырев Д.А., д.т.н. Давыдов С.В., инж. Гуртовой Д.А., инж. Мухоморов И.А. Разработку вести в сотрудничестве со всеми желающими предприятиями, в том числе ПАО "КАМАЗ", ПАО "ГАЗ", ПАО "АВТОВАЗ", ООО "ФЛАКС", ООО "ФЕНИКС".
3. Разработать изменения в стандарт ГОСТ 3443-87 с целью его актуализации в части контроля микроструктуры чугуна с вермикулярным графитом, для чего сформировать рабочую группу из числа участников конференции в следующем составе: к.т.н. Иванова В.А., д.т.н. Панов А.Г., д.т.н. Андреев В.В., вед. инженер ООО "СИАМС" Сивкова Т.А., вед. инженер ООО "СИАМС" Гусев А.О., д.т.н. Анисович А.Г. Разработку вести в сотрудничестве со всеми желающими предприятиями, в том числе ПАО "КАМАЗ", ПАО "АВТОВАЗ", ООО "СИАМС".
4. С целью развития цифровой микроскопии в практическом металловедении в части анализа размеров и морфологии структурных составляющих НЧИ К(П)ФУ организовать специализированную конференцию (секцию конференции) по этому направлению. Основными вопросами конференции определить разработку стандартов для оценки структуры методами цифровой микроскопии.
5. Изучить международный опыт в области стандартизации модификаторов чугуна, для чего сформировать рабочую группу из числа участников конференции в следующем составе: к.т.н. Иванова В.А., д.т.н. Панов А.Г., управляющий ООО НПП Технология Дынин А.Я. Разработку вести в сотрудничестве со всеми желающими предприятиями.
6. Изучить возможность применения и разработать методики КХА и стандартные образцы неотбелённых образцов ЧВГ, литых модификаторов на железокремниевой и железоникелевой основах, а также модификаторов на основе карбонатов щелочно-земельных металлов, для чего сформировать рабочую группу из числа участников конференции в следующем составе: к.т.н. Степановских В.В., к.х.н. Бухбиндер Г.Л. нач. лаб. ПАО Северсталь Тюренкова В.И. Разработку вести в сотрудничестве со всеми желающими предприятиями, в том числе ПАО "КАМАЗ", ПАО "ГАЗ", ПАО "АВТОВАЗ", ООО "НПП Технология", ОАО "НИИМ", ООО "МеталлТехноПром", ООО "Металлург", ООО "Фортуна" .
7. Для стабилизации технологии модифицирования ЧВГ:
   a. на этапе приготовления расплава – рекомендовать его обработку карбонатами щелочно-земельных металлов с целью повышения его структурной стабильности;
   b. на этапе модифицирования – рекомендовать для ковшевого модифицирования лигатуры на железо-никелевой основе с целью стабилизации усвоения магния и РЗМ;
   ©ИЦМ(www.modificator.ru)
   
   c. изучить практический опыт экспресс-метода корректировки модифицирования SinterCast проволокой по результатам термоанализа как перспективный для особо ответственных деталей (головка блока цилиндра, тормозные диски электропоездов, тормозные барабаны грузовых автомобилей и т.п.);
   d. максимально ограничить термовременную нагрузку на расплав при использовании печей с кислой футеровкой, как плавильных, так и ожидания – т.е. не допускать перегревов, передержек и т.д.;
   e. изучить влияние размеров реакционной камеры и качества покровного материала при ковшевом модифицировании по сэндвич-процессу лигатурами на железо-кремниевой основе.
8. Продолжить исследования возможности повышения эксплуатационных свойств ЧВГ методом термической обработки, в том числе изотермической закалки.
9. Рекомендовать для улучшения обрабатываемости деталей из ЧВГ за счёт исключения витой стружки увеличивать долю перлита в структуре его матрицы.
10. НЧИ К(П)ФУ изучить статистику производства на предприятиях России и СНГ отливок из чугуна с вермикулярной формой графита за последние 5 лет, изучить потребность отечественных предприятий в объемах исследований и возможность получения грантов РФФИ по теме конференции, изучить возможность создания независимой лаборатории по контролю модификаторов, изучить возможность возобновления выпуска экспресс-информации и качественных переводов статей иностранных журналов по теме конференции.
11. Результаты работы по принятым решениям обсудить на следующей конференции в октябре 2018 года.

    Презентации докладов конференции представлены на сайте КФУ.

    Автор: Панов А.Г.
    18 ноября 2017

[на главную] | [новости] | [конференция] | [книги] | [статьи] | [патенты] | [выставки] | [справочник] | [вопрос-ответ] | [предприятия] | [экология] | [персоны] | [ссылки] | [реклама] | [поиск] | [галерея] | [контакты]