АР09058350 «Тау-кен-шахта жабдығының бөлшектері үшін хромды антифрикциялық шойындар өндіру технологиясын әзірлеу және енгізу» ғ.ж. Щербакова Е. П.
Өзектілігі
Тау-кен жабдықтарына арналған бірқатар бөлшектер хромды шойыннан жасалған. Бұл шойындарды пайдаланудың айтарлықтай артықшылықтарына қарамастан, олардың мынадай кемшіліктері де бар — салыстырмалы түрде нашар құйылу қасиеттері (төмен сұйықтық, қатты шөгу), сонымен қатар құю бөлшектерін жасау кезінде кесу арқылы өңдеу қиын.
Жобаның мақсаты
Қызмет ету мерзімін 1,5-2 есеге арттыруды қамтамасыз ететін бөлшектерді пайдалану жағдайларына байланысты қасиеттерінің оңтайлы кешені бар хромды шойындардан тау-кен-шахта жабдығының бөлшектерін өндіру технологиясын әзірлеу және енгізу.
Күтілетін және қол жеткізілген нәтижелер
Тау-кен-шахта жабдығының бөлшектері үшін хромды антифрикциялық шойындар өндірісінің әзірленген технологиясына өндірістік сынақтар жүргізілді және «Пархоменко атындағы ҚМЗ» ЖШС-де 2023 жылғы 6 маусымдағы сынақ актісі алынды.
Құрамның тәжірибелік қорытпасы, %: С — 3,1; Si — 2,0; Cr — 0,2; Mn — 0,8; Ni — 0,35; Cu — 0,45; Ti-0,25 «Пархоменко атындағы ҚМЗ» ЖШС өндірістік алаңында өнеркәсіптік доғалы пеште балқытылды, құю құм-сазды қалыпта жүргізілді. Тәжірибелік қорытпадағы AЧС-2 классикалық шойынының құрамымен салыстырғанда титанның мөлшері 0,25%-ға дейін, яғни 2 еседен астам өсті. Титанның қажетті мөлшері FeT70 маркалы ферротитанды енгізу арқылы қамтамасыз етілді. Балқытылған қорытпадан ауыстырмалы бөлшектерді өндіру технологиясын сынау және түзету үшін үлгілер жасалды.
«Топырақ сорғысының корпусы» бөлшегін дайындау үшін технологиялық процеске есептеулер жүргізілді: бөлшек конструкциясын және бөлшекке және құймаға арналған технологиялық жағдайларды талдау; құю-қоректендіру жүйесін және қалыптарға құю режимдерін әзірлеу және есептеу; құйманың қатаю ұзақтығын және суыту кезіндегі құйма мен қалыптың төзімділік ұзақтығын есептеу.
Қалыптың газ өткізгіштігін, құю температурасының әсерін бағалау үшін тәжірибелік сынақтар жүргізілді, сонымен қатар дайын құймаға бағалау жүргізілді: кернеу деңгейі, қаттылық және кеуектілік.
Алынған нәтижелер негізінде 2023 жылғы 25 мамырдағы «Пархоменко атындағы ҚМЗ» ЖШС-ға алдын ала технологиялық карта алынды.
Тәжірибелік сынақтар жүргізілді және өндірістік алаңда ауыстырылатын бөлшектерді дайындау нәтижелеріне түзетулер енгізілді.
Тәжірибелік қорытпадан алынған үлгілер металлографиялық талдау және трибологиялық қасиеттері үшін зерттелді. Тегістеуіштер Strue металлографиялық кешенінде дайындалды, металлографиялық талдау үшін Thixomet Pro ӨБ қолданылды, қаттылық Vilson қаттылық өлшегішінде анықталды. 100 көру өрісінде жүргізілген тәжірибелік және базалық үлгілердің құрылымдарын талдау графит қосындыларының орташа ұзындығы 3 еседен астамға азайғанын және графит қосындыларының ауданы шамамен 30%-ға қысқарғанын көрсетті.
Сырғанау коэффициенті COF-P01(M) аспабында келесі сипаттамаларда анықталды: құрғақ үйкеліс (майлаусыз), көлбеу бұрышы – 150; бұрыштық жылдамдық – 100/s. Трибологиялық сынақтар CSM Instruments трибометрін қолдана отырып жүргізілді. Салыстыру үлгісі ретінде AЧС-2 негізгі қорытпасы қолданылды.
Сынақ нәтижелері көрсеткендей, тәжірибелік қорытпадағы сырғанау коэффициенті 1,5 еседен астам өсті, осыған орай қаттылық шамамен 12%-ға өсті. Қаттылықтың кейбір жоғарылауын қоспалау нәтижесінде титан карбидтерінің түзілуімен түсіндіруге болады. Бұл жағдайда титан карбидтері басқа нашар балқитын енгізу фазалары сияқты графит қосындыларының өсуін тежейтін фактор ретінде де әрекет етеді.
Зертханалық деректер мен өндіріс алаңында алынған нәтижелер арасындағы шамалы айырмашылық құюдың технологиялық ерекшеліктерімен, кристалдану кезіндегі құю формасының жылу бөлу жылдамдығымен және бастапқы шихтаның тазалығымен түсіндіріледі.
Өндірістік жағдайда балқытылған тәжірибелік қорытпаның қасиеттері мен құрылымына жүргізілген эксперименттік зерттеулер титанмен микроқоспалаудың 0,25% мөлшерінде АЧС-2 антифрикциялық сұр шойынның пайдалану қасиеттеріне жағымды әсерін растады: сырғанау коэффициенті 1,5 есеге жуық артады, соққы-циклдік әсерден кейін кратерлердің пішіні мен мөлшері жақсарады. Қасиеттердің осылай жақсаруы конструкциялық беріктіктің жоғарылауын, демек, тәжірибелі қорытпадан жасалған бөлшектің қызмет ету мерзімінің ұзаруын болжайды. Тозу және жоғары температура жағдайында жұмыс істейтін тау-кен-шахта жабдықтарының бөлшектерін жасау үшін ыстыққа төзімді қорытпаларды пайдалану мүмкіндігіне бастамашыл зерттеулер жүргізілді. Ниобийдің жоғары мөлшерімен сипатталатын тәжірибелік қорытпа балқытылды. Салыстыру үлгісі ретінде 20Х25Н20С2 болат қолданылды. Сынақтар (Nb,Mo)2B түзілуі есебінен тәжірибелік қорытпаның ыстыққа төзімді қасиеттерінің жоғарылауын көрсетті. Алынған нәтижелер жоғары температурада және тозу жағдайында жұмыс істейтін бөлшектерді жасау үшін осы қорытпаны ұсынуға мүмкіндік береді.
 а) |
 б) |
||
1-сурет — Зерттелген қорытпалардың құрылымдары: а-негізгі: б-тәжірибелік
|
|||
 а) |
 б) |
| 3-сурет — Соққы циклінің әсерінен кейінгі беткі кратерлер:
А — негізгі үлгі; б – тәжірибелік үлгі |
|
Зерттеу тобы
1 Щербакова Елена Петровна – ғылыми жетекші, PhD, НТМ кафедрасы доцентінің м.а.
ORCID 0000-0001-6678-6673
Researcher ID N-5639-2017
Scopus Author ID 55543103900
2 Достаева Ардак Мухамедиевна — PhD, НТМ кафедрасы доцентінің м.а.
ORCID 0000-0002-1982-2368
Researcher ID AAB-9478-2020
Scopus Author ID 57160297400
3 Исагулова Диана Аристотелевна — PhD, НТМ кафедрасы доцентінің м.а.
Scopus Author ID 55778253200
4 Адамова Гульден Хасеновна – НТМ кафедрасы МЕТД-21 тобының докторанты
5 Ковалёва Татьяна Викторовна – т.ғ.м., ҚазКДҚИ аға ғылыми қызметкері, НТМ кафедрасының оқытушысы
Scopus Author ID 57211297553
6 Аубакиров Дастан Рахметоллаевич – т.ғ.м., НТМ кафедрасының аға оқытушысы
ORCID 0000-0003-4193-5956
Researcher ID X-1767-2019
Scopus Author ID 57194209750
7 Алина Арайлым Алтынбековна – НТМ кафедрасы МЕТД-20 тобының докторанты
ORCID 0000-0003-3577-4914
Scopus Author ID 57218196165
2023 жылғы жарияланымдар тізімі
- Ye.P. Chsherbakova, A.M. Dostaeva, V.Yu. Kulikov, Sv.S. Kvon, A.A. Alina Stydying properties and structure of antfriction cast iron additionally alloyed with titanium // Metalurgija, Хорватия: Croatian Metallurgical Society. – 2023. — № 3-4 (62). – P. 455 — 457, ISSN 0543-5846 (IF Scopus 0,388, Scopus процентиль – 37-й).
- Щербакова Е.П., Куликов В.Ю., Достаева А.М., Ковалева Т.В., Адамова Г.Х. Литье антифрикционных чугунов в песчано-глинистые формы из казахстанского сырья // Литейное производство, Москва: Издательский дом «Литейное производство». – 2023. – № 6. – С. 28-29
Әлеуетті пайдаланушыларға арналған ақпарат
Алынған нәтижелер құю өндірісінің басқа технологияларында жүзеге асырылуы мүмкін, жаңа қорытпаларды жасауда, құю мен балқытудың жаңа режимдерін жасауда қолданылады. Алынған теориялық және практикалық нәтижелер өнеркәсіпте, инженерлік есептеулерде және оқу мақсаттарында пайдаланылатын болады.
AP09058352 «Жаңа ыстыққа төзімді қорытпаны және оның негізінде металлургиялық өндіріс үшін бөлшектерді алу технологиясын әзірлеу және енгізу» ғ.ж. Аринова С.К.
Өзектілігі
Бұл тақырыптың өзектілігі баға/сапа тұрғысынан оңтайлы ыстыққа төзімді болаттардың жаңа құрамдарын іздеу қажеттілігіне байланысты. Басқаша айтқанда, қолданыстағы және қазіргі уақытта қолданылатын ыстыққа төзімді болаттардың температураға төзімділігін олардың өзіндік құнын минимум арттыру кезінде жоғарылату қажет. Мәселе ҚР-да ыстыққа төзімді болаттар өндірісі іс жүзінде жолға қойылмағандығымен күрделене түседі. Демек, әзірленген қорытпаның құрамы тым күрделі болмауы керек, сондықтан оны өндіру және одан құю технологиясы негізгі құралдардың даму деңгейін ескере отырып, ҚР іс жүзіндегі кәсіпорындарда бейімделіп, енгізілуі мүмкін.
Жобаның мақсаты
Қазақстан Республикасының (Қарағанды облысының) аумағында қолданыстағы негізгі құралдарды ескере отырып, жаңа жетілдірілген ыстыққа төзімді қорытпаларды, сондай-ақ олардың негізінде бөлшектер өндіру технологияларын жасау.
Күтілетін және қол жеткізілген нәтижелер
Әзірленген технологияға түзетулер енгізілді. Әзірленген технология ниобиймен қосымша қоспаланған Fe-Cr-Ni жүйесі негізінде тәжірибелік қорытпаны балқытудан және одан кейін газдандырылатын модельдер бойынша құю әдісімен құймаларды алудан тұрады. Құрамында Cr, Ni және Ti бар болатты ниобиймен қоспалау ниобий карбидтерінің түзілуіне әкеледі, бұл қосымша қоспалаусыз бастапқы болатпен салыстырғанда беріктік пен ұзақ беріктік шегін арттыруға мүмкіндік береді. Болатта титанның болуы қажетсіз G фазасының пайда болуынан сақтауға мүмкіндік береді.
Өндірістік сынақтар «Пархоменко атындағы ҚМЗ» ЖШС өндірістік алаңында алдын-ала технологиялық картаға сәйкес өткізілді. Алдын ала технологиялық картаны әзірлеу үшін өнеркәсіптік пеште балқытудың материалдық балансын есептеу, үйіндіге арналған шихта материалдарын есептеу, термиялық өңдеу режимдері бойынша эксперименттер жүргізілді. Жүргізілген есептеулер мен зерттеулердің нәтижесінде алдын ала технологиялық карта жасалды.
 |
| 1-сурет — Ттәжірибелік қорытпаның элементтік құрамы (3-үлгі)
|
 а) |
 б) |
| 2-сурет — үлгілердің қаттылығын анықтау: а — қаттылықты анықтау мысалы; б — қаттылық бойынша алынған нәтижелер | |
Зерттеу тобы
1.Аринова Сания Каскатаевна — ғылыми жетекші, PhD, НТМ кафедрасының аға оқытушысы
Scopus Author ID 57192206332
- Аубакиров Дастан Рахметоллаевич — НТМ кафедрасының аға оқытушысы
ORCID 0000-0003-4193-5956
Researcher ID X-1767-2019
Scopus ID 57194209750
- Султангазиев Руслан Бауыржанович — PhD, НТМ кафедрасы доцентінің м.а.
ORCID 0000-0002-3928-486X
Scopus Author ID 57160291200
- Исагулова Диана Аристотелевна — PhD, НТМ кафедрасы доцентінің м.а.
Scopus Author ID 55778253200
- Ковалева Татьяна Викторовна – т.ғ.м., ҚазКДҚИ аға ғылыми қызметкері, НТМ кафедрасының оқытушысы.
Scopus Author ID 57211297553
- Алина Арайлым Алтынбековна – НТМ кафедрасы МЕТД-20 тобының докторанты
ORCID 0000-0003-3577-4914
Scopus Author ID 57218196165
- Адамова Гульден Хасеновна – НТМ кафедрасы МЕТД-21 тобының докторанты
2023 жылғы жарияланымдар тізімі
- 1. Kvon SV.S, Arinova S.K., Aubakirov D.R., Kovaleva Т.V. Influence of Niobium on Heat-Resistant Properties of Steel Cr18Ni10Ti // Metallurgist, 2023. (Scopus процентиль – 46-й).
- Arinova S.K., Kvon SV.S, Aubakirov D.R., Kovaleva Т.V., Issagulova D.A. «Investigation of heat-resistant properties and microstructure of experimental steel based on the Cr-Ni-Тi-Nb system obtained under industrial conditions // Metallurgija, 62 (2023) 3-4, pp. 471-473.(Хорватия, Scopus процентиль – 35-й)
- Куликов В.Ю., Квон С.С., Аринова С.К., Аубакиров Д.Р. Литье жаропрочной стали // Литейное производство, 9, 2022.
- Аринова С.К., Квон С.С., Куликов В.Ю., Исагулова Д.А., Аубакиров Д.Р., Алина А.А. Влияние материала модели и состава краски при ЛГМ на качество отливки // Литейное производство, 5, 2023.
- Заявка на выдачу патента 2022/ 0303.1 «Состав жаропрочной стали» от 18.05.2022г. Авторы: Аринова С.К., Квон Св.С., Куликов В.Ю., Аубакиров Д.Р., Ковалева Т.В.и др.
Әлеуетті пайдаланушыларға арналған ақпарат
Алынған ғылыми нәтижелер металлургиялық және құю өндірістерінің жаңа өндірістері мен учаскелерін әзірлеу кезінде қолданылуы мүмкін.