cvmetИзвестия вузов. Цветная металлургияIzvestiya. Non-Ferrous Metallurgy0021-34382412-8783НИТУ МИСИС10.17073/0021-3438-2016-2-26-33cvmet-339Research ArticleЛитейное производствоFoundryВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ ЗАГОТОВОК ИЗ ОЛОВЯНИСТОЙ БРОНЗЫ БрО10С2Н3 НА ЕЕ СТРУКТУРУEffect of solidification conditions for castings of BrO10S2N3 tin bronze on their structureБеловВ. Д.BelovV. D.

кафедра «Литейные технологии и художественная обработка материалов»

докт. техн. наук, проф., зав.

119049, г. Москва, Ленинский пр-т, 4

the Department of foundry technologies and art processing of materials

Dr. Sci. (Eng.)., Prof., Head

119049, Russia, Moscow, Leninsky prospekt, 4

vdbelov@mail.ruГерасименкоЕ. А.GerasimenkoE. A.

кафедра «Литейные технологии и художественная обработка материалов»

инженер

119049, г. Москва, Ленинский пр-т, 4

 

the Department of foundry technologies and art processing of materials

Engineer

119049, Russia, Moscow, Leninsky prospekt, 4

gea99a@mail.ruГусеваВ. В.GusevaV. V.

канд. техн. наук, зам. гл. металлурга

143900, Московская обл., г. Балашиха, Западная промзона, шоссе Энтузиастов, 5

Cand. Sci. (Eng.), Deputy Chief Metallurgist

143900, Moscow region, Balashikha, Zapadnaja promzona, Shosse Jentuziastov, 5

verarubin@mail.ruКоноваловА. Н.KonovalovA. N.

кафедра «Литейные технологии и художественная обработка материалов»

канд. техн. наук, доцент 

119049, г. Москва, Ленинский пр-т, 4

the Department of foundry technologies and art processing of materials

Cand. Sci., Associate Professor

119049, Russia, Moscow, Leninsky prospekt, 4

konovalov.ltm@mail.ruНациональный исследовательский технологический университет «МИСиС», г. МоскваРоссияNational University of Science and Technology «MISIS»Russian FederationОАО «Авиационная корпорация «Рубин», Московская обл.РоссияAK «Rubin»Russian Federation201603062016022633Copyright © Белов В.Д., Герасименко Е.А., Гусева В.В., Коновалов А.Н., 20162016Белов В.Д., Герасименко Е.А., Гусева В.В., Коновалов А.Н.Belov V.D., Gerasimenko E.A., Guseva V.V., Konovalov A.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://cvmet.misis.ru/jour/article/view/339

Оловянистые бронзы нашли широкое применение в различных отраслях промышленности для изготовления деталей, работающих в условиях трения. Так, в бронзе БрО10С2Н3 при производстве деталей ответственного назначения регламентируется распределение эвтектоидной составляющей. В работе исследовано влияние условий литья и затвердевания слитков на распределение и количество эвтектоида в структуре сплава. При этом было опробовано несколько видов литья бронзы в форму: как с водяным охлаждением, так и без него; с применением ультразвуковых волн и без них. В результате разработан способ литья оловянистой бронзы БрО10С2Н3 в комбинированную литейную форму, находящуюся в поле ультразвуковых волн. Сама форма представляет собой стальную изложницу, помещенную в графитовый наполнитель, с теплоизоляционной вставкой в верхней части формы. Полученные результаты показали, что применение новой технологии позволяет получать слитки в полном соответствии с требованиями нормативной документации и с высоким выходом годного – более 70 %. 

Tin bronzes are widely used in various industries to produce parts running under friction conditions. Thus, eutectoid component distribution is specified for BrO10S2N3 bronze used for critical part manufacturing. The paper studies the effect of casting and ingot solidification conditions on the distribution and amount of eutectoid in the alloy structure. Several ways of bronze die casting were tested, including ones with water cooling and without it; using ultrasonic waves and without them. As a result, we developed the method of BrO10S2N3 tin bronze casting into a combined mold subjected to ultrasonic waves. The mold is a steel casting form placed in graphite filler with an insulating insert at the top of the mold. The results showed that the new technology allows producing ingots that fully meet the requirements of regulatory documents and have a high yield exceeding 70 %. 

оловянистая бронзаэвтектоидультразвукграфитлитьеохлаждениефазаtin bronzeeutectoidultrasoundgraphitecastingcoolingphaseReferencesОсинцев О.Е., Федоров В.Н. Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки. М.: Машиностроение, 2004. Osintsev O.E.,Fedorov V.N. Med’ i mednye splavy. Otechestvennye i zarubezhnye marki [Copper and copper alloys. Domestic and foreign brands]. Moscow: Mashinostroenie, 2004.Осинцев О.Е., Федоров В.Н. Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки. М.: Машиностроение, 2004. Osintsev O.E.,Fedorov V.N. Med’ i mednye splavy. Otechestvennye i zarubezhnye marki [Copper and copper alloys. Domestic and foreign brands]. Moscow: Mashinostroenie, 2004.Mehmet Sirac Ozerdem, Sedat Kolukisa. Artificial neural network approach to predict the mechanical properties of Cu—Sn—Pb—Zn—Ni cast alloys // Mater. Design. 2009. Vol. 30. P. 764—769.Mehmet Sirac Ozerdem, Sedat Kolukisa. Artificial neural network approach to predict the mechanical properties of Cu—Sn—Pb—Zn—Ni cast alloys // Mater. Design. 2009. Vol. 30. P. 764—769.Лякишев Н.П., Банных О.А. Диаграммы состояния двойных металлических систем. М.: Машиностроение, 1997. Т. 2. Lyakishev N.P., Bannix O.A. Diagrammy sostoyaniya dvoinykh metallicheskikh sistem [The phase diagrams of binary metallic systems]. Moscow: Mashinostroenie, 1997. Vol. 2.Лякишев Н.П., Банных О.А. Диаграммы состояния двойных металлических систем. М.: Машиностроение, 1997. Т. 2. Lyakishev N.P., Bannix O.A. Diagrammy sostoyaniya dvoinykh metallicheskikh sistem [The phase diagrams of binary metallic systems]. Moscow: Mashinostroenie, 1997. Vol. 2.Empl D., Laporte V., Vincent E., Dewobroto N., Mortensen A. Improvement of elevated temperature mechanical properties of Cu—Ni—Sn—Pb alloys // Mater. Sci. Eng. A. 2010. Vol. 527. P. 4326—4333.Empl D., Laporte V., Vincent E., Dewobroto N., Mortensen A. Improvement of elevated temperature mechanical properties of Cu—Ni—Sn—Pb alloys // Mater. Sci. Eng. A. 2010. Vol. 527. P. 4326—4333.Кестнер О.Е. Поведение некоторых медных сплавов при трении // Исследования сплавов цветных металлов: Сборник No. 3. М.: Машиностроение, 1962. Kestner O.E. Povedenie nekotorykh mednykh splavov pri trenii [The behavior of certain copper alloys by friction]. In: Issledovanie splavov tsvetnix metallov [Research non-ferrous alloys]. Moscow: Mashinostroenie, 1962.Кестнер О.Е. Поведение некоторых медных сплавов при трении // Исследования сплавов цветных металлов: Сборник No. 3. М.: Машиностроение, 1962. Kestner O.E. Povedenie nekotorykh mednykh splavov pri trenii [The behavior of certain copper alloys by friction]. In: Issledovanie splavov tsvetnix metallov [Research non-ferrous alloys]. Moscow: Mashinostroenie, 1962.Мартюшев Н.В., Семенков И.В. Структура и свойства бронзовых отливок при различных скоростях охлаждения // Современные проблемы науки и образования. 2012. No. 6. С. 12—15. Martushov N.V, Semenkov I.V. Struktura i svoistva bronzovykh otlivok pri razlichnykh skorostyakh okhlazhdeniya [Structure and properties of bronze castings at different cooling rates]. Sovremennie problemy nayki i obrazovania. 2012. No. 6. P. 12—15.Мартюшев Н.В., Семенков И.В. Структура и свойства бронзовых отливок при различных скоростях охлаждения // Современные проблемы науки и образования. 2012. No. 6. С. 12—15. Martushov N.V, Semenkov I.V. Struktura i svoistva bronzovykh otlivok pri razlichnykh skorostyakh okhlazhdeniya [Structure and properties of bronze castings at different cooling rates]. Sovremennie problemy nayki i obrazovania. 2012. No. 6. P. 12—15.Герасименко Е.А., Белов В.Д., Коновалов А.Н. Влияние ультразвуковой обработки на структуру сплава БРО10С2Н3 в слитках, изготавливаемых методом наполнительного литья // Матер. конф. «Литые материалы и ресурсосберегающие технологии». Владимир: Изд-во ВлГУ, 2013. С. 105—107. Gerasimenko E.A., Belov V.D., Konovalov A.N. Vliyanie ul’trazvukovoi obrabotki na strukturu splava BRO10S2N3 v slitkakh, izgotavlivaemykh metodom napolnitel’nogo lit’ya [Effect of ultrasonic treatment on the structure of the alloy ingots BRO10S2N3 manufactured by molding the filler]. In: Proc. Conf. «Litye materialy i resursosberegayushchie tekhnologii» [Alloy materials and energy saving technologies]. Vladimir: VlSU, 2013. Р. 105—107.Герасименко Е.А., Белов В.Д., Коновалов А.Н. Влияние ультразвуковой обработки на структуру сплава БРО10С2Н3 в слитках, изготавливаемых методом наполнительного литья // Матер. конф. «Литые материалы и ресурсосберегающие технологии». Владимир: Изд-во ВлГУ, 2013. С. 105—107. Gerasimenko E.A., Belov V.D., Konovalov A.N. Vliyanie ul’trazvukovoi obrabotki na strukturu splava BRO10S2N3 v slitkakh, izgotavlivaemykh metodom napolnitel’nogo lit’ya [Effect of ultrasonic treatment on the structure of the alloy ingots BRO10S2N3 manufactured by molding the filler]. In: Proc. Conf. «Litye materialy i resursosberegayushchie tekhnologii» [Alloy materials and energy saving technologies]. Vladimir: VlSU, 2013. Р. 105—107.Герасименко Е.А., Коновалов А.Н., Белов В.Д. О затвердевании слитков из бронзы Бро10С2Н3 при литье в изложницу с донным водяным охлаждением // Литейщик России. 2013. No. 7. С. 15—17. Gerasimenko E.A., Konovalov A.N., Belov V.D. O zatverdevanii slitkov iz bronzy Bro10S2N3 pri lit’e v izlozhnitsu s donnym vodyanym okhlazhdeniem [On solidification of ingots of bronze Bro10S2N3 when casting into a mold with a bottom water-cooled]. Liteishik Rossii. 2013. No. 7. Р. 15—17.Герасименко Е.А., Коновалов А.Н., Белов В.Д. О затвердевании слитков из бронзы Бро10С2Н3 при литье в изложницу с донным водяным охлаждением // Литейщик России. 2013. No. 7. С. 15—17. Gerasimenko E.A., Konovalov A.N., Belov V.D. O zatverdevanii slitkov iz bronzy Bro10S2N3 pri lit’e v izlozhnitsu s donnym vodyanym okhlazhdeniem [On solidification of ingots of bronze Bro10S2N3 when casting into a mold with a bottom water-cooled]. Liteishik Rossii. 2013. No. 7. Р. 15—17.Грот А.Н., Красильников Д.А., Рассохин В.А., Твердов В.И. Влияние ультразвуковой обработки расплава на структуру и свойства катанки из сплавов цветных металлов // Металлург. 2012. No. 10. С. 78—83. Grot A.N., Krasilnikov D.A., Rassoxin V.A., Tverdov V.I. Vliyanie ul’trazvukovoi obrabotki rasplava na strukturu i svoistva katanki iz splavov tsvetnykh metallov [Effect of ultrasonic treatment of the melt on the structure and properties of wire rods of ferrous alloys]. Metallurg. 2012. No. 10. P. 78—83.Грот А.Н., Красильников Д.А., Рассохин В.А., Твердов В.И. Влияние ультразвуковой обработки расплава на структуру и свойства катанки из сплавов цветных металлов // Металлург. 2012. No. 10. С. 78—83. Grot A.N., Krasilnikov D.A., Rassoxin V.A., Tverdov V.I. Vliyanie ul’trazvukovoi obrabotki rasplava na strukturu i svoistva katanki iz splavov tsvetnykh metallov [Effect of ultrasonic treatment of the melt on the structure and properties of wire rods of ferrous alloys]. Metallurg. 2012. No. 10. P. 78—83.Эскин Г.И. Ультразвуковая обработка расплавленного расплава. М.: Металлургия, 1988. Eskin G.I. Ultrazvukovaya obrabotka rasplavlennogo rasplava [Ultrasonic treatment of the molten alloy]. Moscow: Metallurgya, 1988.Эскин Г.И. Ультразвуковая обработка расплавленного расплава. М.: Металлургия, 1988. Eskin G.I. Ultrazvukovaya obrabotka rasplavlennogo rasplava [Ultrasonic treatment of the molten alloy]. Moscow: Metallurgya, 1988.Корчмит А.В., Егоров Ю.П. Способ травления оловянистой бронзы: Пат. 2272271 (РФ). 2006. Korchmit A.V., Egorov U.P. Sposob travlenia olovanistoi bronzi [A method of etching tin bronze]: Pat. 2272271 (RF). 2006.Корчмит А.В., Егоров Ю.П. Способ травления оловянистой бронзы: Пат. 2272271 (РФ). 2006. Korchmit A.V., Egorov U.P. Sposob travlenia olovanistoi bronzi [A method of etching tin bronze]: Pat. 2272271 (RF). 2006.Абрамов О.В., Абрамов В.О., Артемьев В.В. Мощный ультразвук в металлургии и машиностроении. М.: Янус, 2006. Abramov O.V., Abramov V. O., Artemiev V.V. Moshnii ulitrazvuk v metallurgii i mashinostroenii [Powerful ultrasound in metallurgy and mechanical engineering]. Moscow: Yanus, 2006.Абрамов О.В., Абрамов В.О., Артемьев В.В. Мощный ультразвук в металлургии и машиностроении. М.: Янус, 2006. Abramov O.V., Abramov V. O., Artemiev V.V. Moshnii ulitrazvuk v metallurgii i mashinostroenii [Powerful ultrasound in metallurgy and mechanical engineering]. Moscow: Yanus, 2006.Sergiy V. Divinski. Nano- and micro-scale free volume in ultrafine grained Cu—1wt%Pb alloy deformed by equal channel angular pressing // Acta Mater. 2009. Vol. 57. P. 5706—5717.Sergiy V. Divinski. Nano- and micro-scale free volume in ultrafine grained Cu—1wt%Pb alloy deformed by equal channel angular pressing // Acta Mater. 2009. Vol. 57. P. 5706—5717.Изучение свойств сверхпроводящих свинцовых сплавов, обработанных ультразвуком.URL:eLib.kazntu.kz/sites/default/files/articles/shokovaeva_2006_1. рdf. Izuchenie svoistv sverkhprovodyashchikh svintsovykh splavov, obrabotannykh ul’trazvukom [Study of the properties of superconducting lead alloys, sonicated]URL:eLib. kazntu.kz/sites/default/files/articles/shokovaeva_2006_1. pdf.Изучение свойств сверхпроводящих свинцовых сплавов, обработанных ультразвуком.URL:eLib.kazntu.kz/sites/default/files/articles/shokovaeva_2006_1. рdf. Izuchenie svoistv sverkhprovodyashchikh svintsovykh splavov, obrabotannykh ul’trazvukom [Study of the properties of superconducting lead alloys, sonicated]URL:eLib. kazntu.kz/sites/default/files/articles/shokovaeva_2006_1. pdf.Xueping Guo, Ga Zhang, Wen-Ya Li, Lucas Dembinski, Yang Gao, Hanlin Liao, Christian Coddet. Microstructure, microhardness and dry friction behavior of cold-sprayed tin bronze coatings // Appl. Surf. Sci. 2007. Vol. 254. Iss. 5. P. 1482—1488.Xueping Guo, Ga Zhang, Wen-Ya Li, Lucas Dembinski, Yang Gao, Hanlin Liao, Christian Coddet. Microstructure, microhardness and dry friction behavior of cold-sprayed tin bronze coatings // Appl. Surf. Sci. 2007. Vol. 254. Iss. 5. P. 1482—1488.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.