Основні напрямки діяльності відділу
Дослідження фізико-хімічних і тепломасообмінних процесів у сплавах при виплавці, обробці та кристалізації високоміцних і спеціальних чавунів та розроблення наукових основ для технологій одержання нових литих матеріалів з високими експлуатаційними характеристиками. Цей напрям включає:
- вивчення міжфазної взаємодії модифікувальних реагентів і кінетичних режимів їхнього розчинення в залізовуглецевих розплавах;
- проведення фундаментальних досліджень, за результатами яких будуть створені екологічно чисті процеси обробки залізовуглецевих розплавів новими і легкоплавкими модифікаторами у передкристалізаційному стані сплавів;
- вивчення впливу різних модифікаторів на структуру і властивості залізовуглецевих сплавів та розроблення технологій одержання із спеціальних і високоміцних чавунів виливків з підвищеними експлуатаційними характеристиками;
- розроблення нових спеціальних високоміцних чавунів (ударостійких, зносостійких, теплостійких, корозійностійких та інших) і технологій їх одержання;
- дослідження процесів структуроутворення заевтектоїдних сталей та формування кулястого графіту в них.
Поточні проєкти
- тема ІІІ-44-23-723 «Створення технологічних процесів одержання високоміцних чавунів перлітного класу з підвищеними механічними та функціональними властивостями для виробів військової техніки та транспортних засобів»;
- комплексна тема III-40-22.719 «Розроблення новітніх технологій для одержання захисних модулів багатофункціонального призначення».
Найвагоміші досягнення в науковій та практичній діяльності
1. Розроблено параметри високоефективних технологій комплексного модифікування і рафінування розплаву, які базуються на сумісному введенні розробленої FeSiMgCa лігатури та флюориту кальцію, що сприяє утворенню легкоплавкого оксидно-фторидного шлаку з високою рафінувальною здатністю. За рахунок цього підвищуються міцність, пластичність і ударна в’язкість феритного високоміцного чавуну на 20-30 %, збільшується вихід придатного литва з 45-50 % до 60-65 %, економиться 350-400 кВт.год електроенергії при виробництві 1 т виливків, збільшується термін експлуатації литих деталей в 1,3-1,5 рази.
2. Визначено раціональні технологічні параметри внутрішньоформового модифікування для одержання з високоміцного чавуну без відбілу тонкостінних виливків з мінімальною товщиною стінок 2-3 мм. Розроблена малоінерційна ливниково-модифікувальна система з двокамерним проточним реактором, в якому за рахунок створення додаткового відцентрового руху прискорюється міжфазна взаємодія, а на виході здійснюється ефективне фільтрування розплаву від залишкових продуктів процесу модифікування. Одержані наукові результати забезпечують зниження в 2,0-2,5 рази витрат модифікаторів, ліквідацію енергоємної термічного оброблення (графітизувального відпалу), підвищення в 1,5-5,0 разів використання металу за рахунок зменшення товщини стінок і маси заготовок деталей в машинобудуванні.
3. Розроблено нові склади швидкорозчинних FeSiMg лігатур з підвищеним вмістом кремнію, а також кальцієм, барієм, ванадієм, марганцем та міддю, використання яких забезпечує отримання в литому стані якісного високоміцного чавуну з міцністю і відносним подовженням, що значно перевищують відповідні показники ДСТУ 3925-99.
4. Встановлено, що в результаті легування розплаву міддю і застосування нормалізації тонкостінних виливків з модифікованого у передкристалізаційному періоді високоміцного чавуну його механічні властивості підвищуються до рівня бейнітного високоміцного чавуну, що одержують ізотермічним гартуванням (σВ = 950-990 МПа, σ0,2 = 720-770 МПа; δ = 6,0-8,5 %).
Перспективні розробки
Використання конструкційних високоміцних чавунів є дуже доречним для отримання відповідальних (в тому числі таких, які працюють в умовах вібраційних, ударних і ударно-циклічних навантажень) деталей військової техніки, автомобілів, сільськогосподарської техніки, транспортних засобів, двигунів, приводів, компресорів, насосів, трубопроводів, залізниці взамін значно дорожчих, за вартістю виготовлення, деталей із прокату, кованих заготовок і виливків із сталі. Відділ має наступні розробки:
1. Ресурсоощадна технологія модифікування чавуну в передкристалізаційному періоді. Забезпечує отримання в литому стані з високоміцного чавуну тонкостінних виливків з мінімальною товщиною стінки 2-3 мм зі збільшеними кількостями включень кулястого графіту (1200-1700 шт./мм2) та фериту (в 2-3 рази), без відбілу та з підвищеною пластичністю (в 1,5-2,0 рази). Краща за світові аналоги.
2. Малоінерційна ливникова система з двокамерним протоковим реактором для модифікування розплаву чавуну. Підвищує ступінь переходу магнію з FeSiMg-лігатур в чавун виливка на 30-50 %, дозволяє застосовувати полідисперсну фракцію 1-15 мм, збільшує ступінь заповнення об’єму реактора твердою фазою з 50 до 75 %, підвищує вихід придатного литва, нівелює вплив коливань технологічних параметрів на структуру і властивості високоміцного чавуну у виливках. Перевершує світові аналоги.
3. Феритний високоміцний чавун і технологія його отримання. В деталях, які отримують в литому стані, має дрібнокристалічну структуру, більш однорідні підвищені значення показників міцності (σВ = 550-620 МПа, σ0,2 = 420-500 МПа), пластичності (δ = 11-17 %) та твердості, значно кращу механічну оброблюваність. Перевершує світові аналоги.
4. Корозійностійкий маломагнітний аустенітній чавун. Відповідає вимогам стандартів NACE до стійкості матеріалів в сірководневих середовищах та в пластовій рідині. Ці чавуни мають холодостійкість до -80 °С і підвищену корозійностійкість в морській воді, розчинах хлоридів, сульфатах тощо. Термін експлуатації виробів з цих чавунів в 10 разів довший, ніж з поширених Ce-B або Ti-Cu спеціальних чавунів. Кращий за світові аналоги.
Застосування вказаних розробок дозволяє значно підвищити експлуатаційні характеристики та конкурентоспроможність машин та обладнання, в 1,5-5 раз підвищити коефіцієнт використання металу, зменшити на 15-30 % масу деталей, на 30-50 % трудоємність їх виготовлення, економити до 1000 кВт/год електроенергії на кожній тоні металу.
Публікації
Патенти України:
- корисна модель №80358 «Модифікатор для внутрішньоформового модифікування чавуну» (2013 рік);
- корисна модель №99434 «Сплав для модифікування чавуну в ливарній формі» (2015 рік);
- корисна модель №102534 «Високоміцний чавун для тонкостінних виливків» (2015 рік);
- корисна модель №137717 «Модифікатор для отримання високоміцного чавуну» (2019 рік);
- винахід №126781 «Високоміцний чавун» (2023 рік).
Статті:
1. Бубликов В. Б., Нарівський А. В., Бачинський Ю. Д., Нестерук О. П. Розвиток технологій одержання високопластичних високоміцних чавунів феритного класу. Метал та лиття України, 2022, № 3, с. 72-80. https://doi.org/10.15407/steelcast2022.03.072
2. Бубликов В. Б., Нарівський А. В., Бачинський Ю. Д. Технологія одержання тонкостінних виливків з високоміцного чавуну в облицьованих кокілях з використанням внутрішньоформового модифікування розплаву. Метал та лиття України, 2021, № 1, с. 46-53. https://doi.org/10.15407/steelcast2021.01.046
3. Бубликов В. Б., Нарівський А. В., Бачинський Ю. Д., Ясинський О. О. Високоміцний чавун зі зміцненим кремнієм та нікелем α-твердим розчином. Метал та лиття України, 2020, № 3, с. 63-68. https://doi.org/10.15407/steelcast2020.03.063 (in Ukrainian).
4. Бубликов В. Б., Нарівський А. В., Бачинський Ю. Д., Ясинський О. О. Легований кремнієм високоміцний чавун та його застосування. Процеси лиття, 2020, № 1, с. 20-29. https://doi.org/10.15407/plit2020.01.020
5. Бубликов В. Б., Бачинський Ю. Д. Високоміцний чавун: прогрес технологій, підвищення властивостей. Метал та лиття України, 2018, № 7-8, с. 7-12.
6. Бубликов В. Б., Берчук Д. М., Бачинський Ю. Д., Нестерук О. П. Ефективність FeSiMg лігатур при модифікуванні у ливарній формі. Металознавство та обробка металів, 2017, № 4, с. 3-9.
7. Бубликов В. Б., Бачинський Ю. Д. Особливості структуроутворення і механічні властивості високоміцного чавуну у виливках, які отримують литтям в оболонкові форми з використанням «in-mold» процесу. Процеси лиття, 2019, № 1, с. 44-49.
8. Бубликов В. Б., Бачинський Ю. Д., Ясинський О. О. Спеціальні високоміцні чавуни з підвищеним комплексом механічних властивостей. Процеси лиття, 2019, №2, с. 73-78.
9. Bublikov, V. B., Bachinskyi, Y. D., Berchuk, D. N., Yasinskyi, A. A., & Nesteruk, E. P. (2010). Mg7-FeSi Alloy Dissolution Kinetics in the In-Mould Process. In Key Engineering Materials (Vol. 457, pp. 476–480). Trans Tech Publications, Ltd. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.457.476
