| Структура інституту | Відділ 42 | Основні досягнення і результати      
ІНСТИТУТ  ІМПУЛЬСНИХ  ПРОЦЕСІВ  І  ТЕХНОЛОГІЙ 
НАН УКРАЇНИ
© 2012  Інститут імпульсних процесів і технологій НАН України.
            Усі права захищені.
Міжнародна
Асоціація
Академій
Наук
Національна
Академія
Наук
України
На попередню сторінку

     У цей час у відділі проводяться фундаментальні наукові дослідження, спрямовані на:

     Ведуться також пошукові дослідження, спрямовані на розробку нових ефективних способів одержання шаруватих композиційних матеріалів.

    ОСНОВНІ  ДОСЯГНЕННЯ
     Більш як 40 років дослідження, які проведено у відділі, були пов'язані з вивченням фізичних принципів і механізмів зовнішнього імпульсного впливу на металеві розплави, розробкою технологічних процесів позапічної електрогідроімпульсної обробки рідких металів і сплавів та таких, що кристалізуються, створенням і впровадженням на підприємствах технологічного устаткування для ЕГІО залізовуглецевих і кольорових сплавів.
       Спочатку  зусилля  вчених  було зосереджено на вивченні кінетики кристалізації металевих виливків, що піддаються ЕГІО в кристалізаторах або виливницях. Була виявлена безліч позитивних аспектів такого впливу:
   
    Пізніше з метою підвищення якості конкретних виливків більш широкий розвиток одержала електрогідроімпульсна обробка рідких металів і сплавів, яку можна здійснювати безпосередньо в печі або в проміжній ємності.
    Був виконаний великий комплекс теоретичних і експериментальних досліджень по вивченню фізичних процесів, що протікають у розплаві під час ЕГІО. Були встановлені взаємозв'язки між параметрами обробки, характеристиками випроміненого у розплав акустичного сигналу й геометрією кавітаційної зони в розплаві, розраховано акустичні спектри, які генеруються в розплаві одиничним розрядом. Експериментально доведена наявність кавітації в розплаві при ЕГІО. Установлено, що інтенсивність розвитку кавітаційних процесів на розрядній стадії визначається акустичною жорсткістю розплаву, енергією одиничного імпульсу, кількістю уведених у розплав імпульсів і об'ємом розплаву.
    Вивчення післярозрядних явищ показало, що час, який необхідний для видалення газів з розплаву змушеними гідродинамічними потоками, що розвиваються на післярозрядній стадії ЕГІО, скорочується. Було встановлено емпіричні залежності, що зв'язують тривалість цього процесу з об'ємом оброблюваної ємності й частотою проходження розрядних імпульсів. Експериментально отримано дані, які підтверджують гомогенізуючу дію ЕГІО на розплав і збільшення ступеня засвоєння легуючих та модифікуючих елементів.
    Проведення рентгеноструктурних досліджень металевої рідини, підданої ЕГІО, дозволило визначити істотне зменшення координаційного числа й найбільш імовірної міжатомної відстані в розплаві після обробки. Були отримані дані високотемпературної дифрактометрії, що свідчать про перехід обробленого розплаву в більше однорідний стан з погляду розташування атомів легуючих компонентів і більше розупорядковуване - з погляду розподілу атомів розчинника.
    Розраховано термодинамічні характеристики підданого ЕГІО розплаву, сформульовані уявлення про кавітаційний механізм впливу ЕГІО на структуру ближнього порядку металевої рідини й мікрогомогенізаційні процеси. Показано, що після ЕГІО підвищується позиційна ентропія розплаву й ступінь його термодинамічної рівноваги, розплав стає більш однорідним,  кристалізується при більше високих ступенях переохолодження, через що змінюється фазовий склад і дисперсність литої структури.
    Експериментально досліджені й науково обґрунтовані  оптимальні параметри електрогідроімпульсного навантаження розплавів і визначено фактори, що спричиняються розходження в  технологічній обробляємості ливарних сплавів. Показано, що технологічна оброблюємість розплаву залежить від його акустичних характеристик, які визначають ступінь енергетичних втрат при передачі розрядного імпульсу в розплав, і кластерної структури, що визначає ступінь термодинамічної рівноваги розплаву. Установлено, що зі збільшенням питомої енергії, витраченої на обробку, оброблюваність розплаву поліпшується.
    Досліджено позитивний вплив ЕГІО на структурно-фазові перетворення й властивості ливарних сталей: зменшення вмісту водню, вмісту й розмірів неметалічних включень, здрібнювання структурних складових, підвищення міцності, границі текучості й ударної в'язкості.
    Вивчено закономірності впливу ЕГІО на процеси графітизації, структуру й фазовий склад чавуну різних способів виплавки: збільшення схильності чавуну до переохолодження й кристалізації по метастабільній діаграмі стану з утворенням дисперсної мікроструктури й збільшенням змісту дендрітних складових у чавуні. Виявлено позитивний вплив ЕГІО на дендритну структуру й процеси, що протікають при наступній термічній обробці чавунів.
    Досліджено ефективність обробки ливарних алюмінієвих сплавів: здрібнювання дендрітних складових, модифікування евтектичної структури, перетворення голчастих інтерметалідних фаз у компактні морфологічні різновиди, поліпшення ливарних і пластичних властивостей сплавів.

РЕЗУЛЬТАТИ  ЕГІО  СТАЛЕЙ
        Дослідження впливу ЕГІО на структуру й властивості сталей різних марок    (08ГДНФЛ, 25Л, 35Л, 12Х18Н9Т, 34ХН3МФА, 25ХМНФА, 45, 40Х, 5ХНМ, Ст3сп, 35ГЛ, ШХ15) показують, що ЕГІО забезпечує:
  • видалення з розплаву дифузійно-рухливого водню й кисню;
  • зниження кількості газоусадочних дефектів на 50 %;
  • зменшення глибини залягання усадочної раковини й підусадочних
  • дефектів у тілі виливка до 20 %;
  • зменшення кількості неметалічних включень на 50%;
  • підвищення щільності осьовій і підприбильної зони;
  • збільшення рідкотекучості у 2 рази;
  • усунення зональної ліквації S, Mn, Si;
  • зменшення коефіцієнта лінійної усадки у 2 рази;
  • здрібнювання мікроструктури литого металу у 2 рази;
  • підвищення міцністних і пластичних характеристик на 10%;
  • збільшення ударної в'язкості при кімнатній температурі до 40 %;
  • підвищення ударної в'язкості при низьких температурах на 15 %;
  • підвищення тріщиностійкості у 3 рази.


РЕЗУЛЬТАТИ  ЕГІО  ЧАВУНІВ
     Дослідження впливу ЕГІО на структуру й властивості чавунів різних марок 
  (СЧ15-СЧ30, ВЧ40-ВЧ50, 250Х25НТ, 200Х20НТ, 150Х5НМФТ, Х12, 180С13,
  Чс15Д4ФЧЕ, ЧН6Г6Д3Ш, ЧН9Г6Д3Ш) показують, що ЕГІО забезпечує:
  • зменшення довжини пластинчастого графіту на 45%, рівномірний розподіл хімічних елементів по тілу виливка, зниження дендритної ліквації Si і Mn на (15-40) % у доменних передільній сірих ливарних чавунах;
  • дворазове збільшення частки включень кулястого графіту розміром 15 мкм у високоміцних чавунах, рівномірний його розподіл по тілу виливка, підвищення міцності на 10 % і пластичності на 18 %;
  • здрібнювання дендритної структури, прискорення у 2 рази процесу графітизації білого чавуну при високотемпературному графітизуючому відпалі;
  • виділення вторинних карбідів у дрібнодисперсній формі й рівномірний їхній розподіл у матриці, підвищення гідроабразивної стійкості зносостійких білих чавунів у 4 рази;
  • підвищення корозійної стійкості чавунів (в 40 % сірчаній кислоті) у 2 рази;
  • зниження на (4-10)% магнітної проникності аустенітних немагнітних чавунів.

РЕЗУЛЬТАТИ  ЕГІО  АЛЮМІНІЄВИХ  СПЛАВІВ
       Після ЕГІО розплаву ливарних алюмінієвих сплавів (АЛ4, АЛ7, АЛ9, АК5М2) у дослідних і дослідно-промислових умовах отримані наступні результати:
  • зменшення у 2 рази газової пористості й глибини залягання усадочної раковини;
  • підвищення герметичності виливків складної конфігурації;
  • здрібнювання дендритної структури, крихких евтектичних фаз і кристалів первинного кремнію в силумінах;
  • здрібнювання голчастих залізовмісних фаз і їхнє перетворення у більш компактні морфологічні різновиди;
  • підвищення міцності, відносного подовження й модуля пружності.


ОСНОВНІ  ПУБЛІКАЦІЇ  ПО  ЕГІО


  1. Литейное производство, 1998, № 1, с. 12-14; 2000, № 10, с. 18-20; 2006,№ 6, с. 33-36.
  2. Процессы литья, 2001, № 4, с. 57-60; № 3, с. 15-19; 2002, № 2, с. 33-40; № 3, с. 15-19; 2004, № 1, с. 6-9; 2005, № 2, с. 51-54; 2007, № 1-2,            с. 70-74; 2007, № 4, с. 9-15; 2011, № 2, с. 39-44; 2011, № 6(90), с. 8-13.
  3. Расплавы, 1992, № 3, с. 3.
  4. Сталь, 1988, № 11, с. 68-70; 1990, № 9, с. 65-67; 1990, № 5, с. 38-45; 1995, № 5, с.38-45.
  5. Кузнечно - штамповое производство, 1988, № 7, с. 7-10.
  6. Теория и практика металлургии, 2000, № 6(20), с. 28-31, с. 24-27.
  7. Металл и литье Украины, 1995, № 1, с. 8-13; 1995, № 11-12, с. 41-45; 2005, № 11-12, с. 17-19; 2008, № 1-2, с. 6-9; 2008, № 8-9, с. 25-28;  2009, № 7-8, с. 12-16.


  1. Металлургия машиностроения, 2002, № 2, с. 15-17; 2003, № 2, с. 4-6.
  2. Металлофизика и новейшие технологии, 1996, т. 18, № 3, с. 8-15.
  3. Kovove Materialy - Metallic Materials, 2012, 50, с. 1-5.
  4. Электронная обработка материалов, 2004, № 1, с. 82-87; 2005, №1,      с. 98-103; 2006, № 5, с. 55-61; 2007, № 5, с. 61-66; 2008, № 4, с. 82-92; 2008, № 2, с. 45-54; 2009, № 5, с. 91-96.
  5. Металознавство та обробка металів, 2004, № 4, с. 37-43; 2008, № 1,      с. 20-25; 2011, № 3, с. 32-38; 2012, № 3, с. 34-43.
  6. Процессы лиття, 2003, № 3, с. 65-69; 2005, № 3, с. 10-16; 2006, № 3,   с. 81-86; 2006, № 3, с. 8-12; 2011, № 1, с. 36-46; 2011, № 4, с. 57-40; 2011, № 5, с. 29-44.
  7. Металлургия машиностроения 2002, № 3, с. 8-10.
  8. Заготовительное производство в машиностроении, 2011, № 7, с. 10-17.
Докладніше про технологію електрогідроімпульсної обробки розплаву, устаткуванню,
розроблених і впроваджених у виробництво установок ЕГІО можна довідатися на наступних сторінках сайту
ЗМІСТ  САЙТУ
КОНТАКТИ ІНСТИТУТУ

E-MAIL - Напишіть нам