Chapter 4. Production of hollow steel cast structures with a composite and reinforced non-metallic functional filler
Ключові слова:
армована лита конструкція, армуючий наповнювач, матричний розплав, газогідродинамічні умови, теплообмінні процеси, комп’ютерне моделювання, пінополістиролова модель, ливарна сталь, легування, лиття за моделями, що газифікуються, термічна обробка сталі, технологічний процесКороткий опис
В главі наведено результати досліджень щодо наукових та технологічних передумов одержання сталевих порожнистих виливків з композитним та армованим неметалевим наповнювачем методом лиття за моделями, що газифікуються.
Отримано систему рівнянь, що описує газогідродинамічні умови лиття за моделями, що газифікуються, з полістироловими моделями, насиченими армуючими елементами (АЕ), і з урахуванням теплообміну між АЕ та матричним розплавом під час заповнення форми та твердненні виливка.
Проаналізовано сучасні вітчизняні й закордонні матеріали для литих конструкцій захисного призначення та визначено перспективність застосування низьколегованих і мікролегованих сталей. Установлено, що оптимальні експлуатаційні характеристики досягаються за умов правильного підбору режимів термічної обробки, що забезпечує поєднання високої міцності з достатньою пластичністю.
Для визначення впливу композитних і неметалевих наповнювачів на можливість одержання якісного виливка було використано методи комп'ютерного моделювання та одержані результати перевірено натурними експериментами.
Дослідження, які проведено авторами у Фізико-технологічному інституті металів та сплавів НАН України та виконано в рамках проєкту № 2023.04/0029 державної реєстрації 0124U003980 за підтримки гранту Національного фонду досліджень України за програмою «Наука для зміцнення обороноздатності України» мають високе наукове та практичне значення для виготовлення ливарної продукції спеціального призначення та будуть корисними для фахівців-виробників ливарної продукції, наукових та науково-педагогічних працівників спеціальності «Металургія» (Ливарне виробництво).
Посилання
Charchi, A., Rezaei, M., Hossainpour, S., Shayegh, J., Falak, S. (2010). Numerical simulation of heat transfer and fluid flow of molten metal in MMA–St copolymer lost foam casting process. Journal of Materials Processing Technology, 210 (14), 2071–2080. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2010.07.028
Narivskiy, A., Shinsky, O., Shalevska, I., Kvasnitska, Y., Kaliuzhnyi, P., Polyvoda, S. (2023). Modern technological processes of obtaining cast products and structures of responsible purpose from aluminum, ferrous carbon and heat-resistant alloys. Structural materials: manufacture, properties, conditions of use. Kharkiv: TECHNOLOGY CENTER PC, 32–67. https://doi.org/10.15587/978-617-7319-97-8.ch2
Shalevska, I. A. (2020) Complex of technological processes of ecologically safe production of lost-foam castings with predicted functional properties. [Doctoral dissertation; Physico-Technological Institute of Metals and Alloys of the National Academy of Science of Ukraine].
Kreith, F., Bohn, M. (1997). Principles of Heat Transfer. General Engineering Series. PWS Publishing Company, 793.
Shinsky, О. I. (1997). Gazogidrodinamika i tekhnologii litia zhelezouglerodistykh i tcvetnykh splavov po gazifitciruemym modeliam. [Doctoral dissertation; Physico-Technological Institute of Metals and Alloys of the National Academy of Science of Ukraine].
Narivskiy, A., Shinsky, O., Shalevska, I., Kvasnitska, Y., Kaliuzhnyi, P., Polyvoda, S. (2023). The influence of external actions and methods of alloying alloys on the operational characteristics of cast products. Structural materials: manufacture, properties, conditions of use. Kharkiv: TECHNOLOGY CENTER PC, 121–157. https://doi.org/10.15587/978-617-7319-97-8.ch4
Nagata, S., Sakamoto, M. (1989). Development and applications of metal composites from pressure casting. Materials & Design, 10 (3), 153–158. https://doi.org/10.1016/s0261-3069(89)80031-7
Wakai, E., Noto, H., Shibayama, T., Furuya, K., Ando, M., Kamada, T. et al. (2024). Microstructures and hardness of BCC phase iron-based high entropy alloy Fe-Mn-Cr-V-Al-C. Materials Characterization, 211, 113881. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2024.113881
Shinsky, O., Kvasnytska, I., Shalevska, I., Kaliuzhnyi, P., Neima, O. (2024). Devising a technology for manufacturing hollow cast steel structures with composite and reinforced non-metallic functional filler. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (12 (132)), 6–14. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.318553
Azeem Ullah, M., Cao, Q. P., Wang, X. D., Ding, S. Q., Abubaker Khan, M., Zhang, D. X., Jiang, J. Z. (2024). Carbon effect on tensile and wear behaviors for a dual-phase Fe61.5Cr17.5Ni13Al8 alloy. Materials Science and Engineering: A, 914, 147128. https://doi.org/10.1016/j.msea.2024.147128
Tsyganov, V., Naumik, V., Byalik, H., Ivschenko, L., Mokhnach, R. (2019). Steel-copper nano-composited materials. Contributed Papers from Materials Science and Technology 2019 (MS&T19). Portland, 439–443.
Kondratyuk, S. Ye., Veis, V. I., Parkhomchuk, Z. V., Kvasnytska, Y. H., Kvasnytska, K. H. (2024). Thermokinetic Parameters of Solidification and Gradient Structure of Steel Castings. Metallofizika i Noveishie Tekhnologii, 45 (7), 865–872. https://doi.org/10.15407/mfint.45.07.0865
Shalevska, І. А., Doroshenko, V. S., Kaliuzhnyi, P. B., Kvasnytska, Yu. G. (2022). Review of the use of cast metal materials in the construction of underground and protective structures. Metal and Casting of Ukraine, 30 (4), 54–61. https://doi.org/10.15407/steelcast2022.04.054
ASTM A732/A732M-20. Specification for Castings, Investment, Carbon and Low Alloy Steel for General Application, and Cobalt Alloy for High Strength at Elevated Temperatures. https://doi.org/10.1520/a0732_a0732m-20
Shypytsyn, S., Fedorov, H., Kirchu, I., Lykhovey, D., Stepanova, T. (2024). Increasing the physical-mechanical and operational properties of high manganese steels by improving the technological processes of their melting, micro-alloying and modification. Casting Processes, 155 (1), 14–28. https://doi.org/10.15407/plit2024.01.014
Yamshinsky, M. M., Fedorov, G. E., Radchenko, K. S. (2015). Termostiikist zharostiikykh stalei dlia roboty v ekstremalnykh umovakh. Visnyk Donbaskoi derzhavnoi mashynobudivnoi akademii, 3, 33–37.
DSTU 8781:2018. Steel castings. General specifications (2018). DP «UkrNDNTs». Available at: https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=77524
Yamshinsky, M. M., Fedorov, G. E. (2015). Liteinye i mekhanicheskie svoistva zharostoikikh stalei. Lite i metallurgiia, 2, 17–24.
ISO 4990:2023. Steel castings – General technical delivery requirements. (2023). ISO. Available at: https://cdn.standards.iteh.ai/samples/84185/33d9639ba3db417ab01fe2a41751f295/ISO-4990-2023.pdf
DSTU 9074:2021. Steel. Microstructure Standarts (2021). DP «UkrNDNTs». Available at: https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=94147
DSTU 8966:2019. Steel. Metalographic method for the determination of nonmetallic inclusions (2019). DP «UkrNDNTs». Available at: https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=88067
ISO 643:1983. Steels – Micrographic determination of the ferritic or austenitic grain size (1983). ISO. Available at: https://cdn.standards.iteh.ai/samples/4773/6ad7e45fca0d4daa86654405f6e2d12e/ISO-643-1983.pdf [in English].
DSTU 7809:2015. Carbon Structural Quality Steel Gauged Bars With Special Surface Finish. General specifications (2015). DP «UkrNDNTs». Available at: https://online.budstandart.com/ru/catalog/doc-page?id_doc=64320
Shinsky, O., Fedorov, G., Kvasnytska, I., Shalevska, I., Kaliuzhnyi, P., Neima, O., Shalevskyi, A. (2025). Selection of materials for the manufacture of cast hollow metal modules of protective structures. Casting Processes, 159 (1), 11–21. https://doi.org/10.15407/plit2025.01.011
Liu, X. J., Bhavnani, S. H., Overfelt, R. A. (2007). Simulation of EPS foam decomposition in the lost foam casting process. Journal of Materials Processing Technology, 182 (1-3), 333–342. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2006.08.023
Kaliuzhnyi, P., Shalevska, I., Shynskyi, O. (2024). Casting of a Steel Valve Body Using Lost Foam Sand casting: Comparison Between Experimental and Simulation Results. International Journal of Metalcasting, 19 (4), 2409–2418. https://doi.org/10.1007/s40962-024-01487-2
Опубліковано
червня 24, 2025
Категорії
Авторське право (c) 2025 ПП "ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР"
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Як цитувати
Shinsky, O., Shalevska, I., Kvasnytska, I., Kaliuzhnyi, P., Neima, O., & Shalevskyi, A. (2025). Chapter 4. Production of hollow steel cast structures with a composite and reinforced non-metallic functional filler. в O. Kuzmin, O. Chemakina, A. Kuzmin, O. Zaporozhets, I. Dudarev, & L. Bal-Prylypko, In press. MODERN TRENDS IN CONSTRUCTION MATERIALS TECHNOLOGIES. Kharkiv: ПП "ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР". вилучено із https://monograph.com.ua/catalog/chapter/825/3771
