ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный технический университет», кафедра «Машины и технология литейного производства», Волгоград, Россия:
Н. А. Кидалов, докт. техн. наук, профессор, зав. кафедрой
Н. И. Габельченко, канд. техн. наук, доцент
А. А. Белов, аспирант
А. И. Савченко, соискатель
Эл. почта (общая): mitlp@vstu.ru

Исследования посвящены выбору углеродосодержащих добавок, вводимых в составы формовочных песчано-глинистых смесей для регулирования скорости охлаждения отливок в литейной форме за счет их деструкции при различных температурах и времени прогрева формы. Представлен анализ свойств следующих добавок: литейный каменноугольный кокс, каменноугольный электродный пек, топочный мазут М-100, древесная мука М-200, отход контактной очистки масел. Для исследования экзотермических углеродосодержащих добавок использовали дериватограф Q-1500D компании МОМ, Венгрия (Derivatograf Q-1500D), при помощи которого одновременно при нагреве до температур их деструкции и выше регистрировали изменения массы (термогравиметрический анализ) и процессы, сопровождающиеся выделением или поглощением тепла (дифференциальный термический анализ). Нагрев экзотермических углеродосодержащих добавок происходил до температур, сопоставимых с температурой облицовочного слоя литейной формы при контакте с жидким чугуном при заливке. Учитывая разную скорость прогрева формы при заливке фасонных отливок, исследования экзотермических углеродосодержащих добавок были проведены при разных скоростях нагрева: 2,5; 5; 10, 20 °C/мин. Это позволило проанализировать динамику изменения потери массы и теплового эффекта. Для предупреждения образования газовых дефектов в отливке определяли газотворность по ГОСТ 23409.12–78 добавок в процессе нагрева до 1250 °C. В результате сравнительных исследований была выбрана добавка, сочетающая свойства, способствующие замедлению скорости кристаллизации и охлаждения чугунных отливок в песчано-глинистой литейной форме. Показано, что добавкой, сочетающей максимальную способность к потере массы и выделению теплоты одновременно с минимальной газотворной способностью, является топочный мазут М-100. В ходе работы была спроектирована и изготовлена экспериментальная оснастка, позволяющая одновременно заливать опытную и контрольную отливки. Для регулирования скорости охлаждения было решено в облицовочную формовочную смесь вводить исследуемую экзотермическую углеродосодержащую добавку — топочный мазут М-100, который при воспламенении разогревает литейную форму, замедляя процесс затвердевания чугунной отливки. Показано, что применение регулируемого охлаждения позволяет значительно увеличить предел прочности чугуна без введения в его состав дополнительных легирующих элементов.

1. Костылева Л. В., Ильинский В. А., Габельченко Н. И., Пожарский А. В., Гулевский В. А. Исследование режимов охлаждения чугунных отливок // Литейное производство. 1999. № 2. C. 9–11.
2. Кидалов Н. А., Габельченко Н. И., Белов А. Ал., Савоськин В. А., Кравченко А. С. Выбор экзотермических углеродосодержащих добавок, используемых для регулирования скорости охлаждения чугунных отливок // Известия ВолгГТУ. Серия: Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении. 2019. № 4. C. 92–95.
3. Пат. 2156673 РФ. Способ получения высококачественных отливок из чугуна / В. А. Ильинский, В. А. Гулевский, Л. В. Костылева, Н. И. Габельченко, А. В. Пожарский ; заявл. 12.05.1999 ; опубл. 27.09.2000.
4. Богачев И. Н., Дубинин Н. П., Егоренков И. П. и др. Справочник литейщика: Чугунное литье / под общ. ред. Н. Н. Рубцова. — М. : Машгиз, 1961. — 774 с.
5. Tadesse A., Fredriksson H. Volume change during the solidifi cation of grey cast iron: its relation with the microstructural variation, comparison between experimental and theoretical analysis // International Journal of Cast Metals Research. 2017. Vol. 30, Iss. 3. P. 159–170.
6. Hong Nga P. T., Ngoc Thien T., Josepha Pritadewi P., Phuong V. N. Y. Research on Factors Influencing the Formation Graphite and Effect of Graphite on Mechanical Properties of Grey Cast Iron // International Conference on System Science and Engineering (ICSSE), Dong Hoi, Vietnam, 2019. P. 619–629.
7. Леушин И. О., Коровин В. А. Взаимосвязь процессов модифицирования и графитообразования в чугуне // Черные металлы. 2010. № 7. С. 30–32.
8. Glicksman M. E. Principles of solidification, an introduction to modern casting and crystal growth concepts. New York, Springer-verlag, 2010.

9. Christian J. W. The theory of transformations in metals and alloys. Oxford, Elsevier Science Ltd. 2002. —1200 p.
10. Mingguo X., Changan Z. Jianxin Z. Bidirectional impact of undercooling on eutectic structural formation of hypoeutectic grey iron and its physical connotation // Materials Research Innovations. 2015. Vol. 19, Iss. 5. P. S5157–S5162.
11. Górny M., Tyrała E. Effect of cooling rate on microstructure and mechanical properties of thin-walled ductile iron castings // J. Mater. Eng. Perform. 2013. Vol. 22, Iss. 1. P. 300–305.
12. Vdovin K. N., Gorlenko D. A., Zavalischin A. N. Study of the effect of isothermal holding on parameters of graphite phase in indefinite chromium-nickel cast iron alloyed by nitrogen and vanadium // CIS Iron and Steel Review. 2019. Vol. 17. P. 30–33.
13. Берг П. П. Формовочные материалы. — М. : Машгиз, 1963. — 408 с.
14. Кукуй Д. М., Скворцов В. А., Андрианов Н. В. Теория и технология литейного производства: в 2 ч. Ч. 1. Формовочные материалы и смеси : учебник. — М. : ИНФРА-М, 2011. — 384 с.

15. Трухов А. П., Сорокин Ю. А., Ершов Н. Ю. и др. Технология литейного производства: Литье в песчаные формы : учебник ; под ред. А. П. Трухова. — М. : Академия, 2005. — 528 с.
16. ТУ 38.30112–83. Отходы нефтепереработки. Глина отработанная формовочная. — Введ. 12.01.1983..
17. ГОСТ 16361–87. Мука древесная. Технические условия. — Введ. 01.01.1990.
18. ГОСТ 10585–2013. Топливо нефтяное. Мазут. Технические условия. — Введ. 01.01.2015.
19. ТУ 0761-028-00187852–2015. Кокс литейный каменноугольный производства ОАО «Москокс». Технические условия. 2010.
20. ГОСТ 10200–83. Пек каменноугольный электродный. Технические условия. — Введ. 01.01.1985.
21. ГОСТ 23409.12–78. Смеси формовочные и стержневые. Метод определения газотворности (с Изм. № 1). — Введ. 01.01.1980.
22. ГОСТ 2138–91. Пески формовочные. Общие технические условия (с Поправкой). — Введ. 01.01.1993.
23. ГОСТ 28177–89. Глины формовочные бетонитовые. Общие технические условия. — Введ. 01.01.1991.