Автомаш предлагает со склада в Москве 
электронагревательное оборудование, минитехнику для ремонта и строительства, тракторы, технику и запчасти МЗКТ, МоАЗ, погрузчики, экскаваторы


Электронная версия журнала от Компании Автомаш

Кафедра - создатель перспективных материалов и технологий

      Журнал "Автомобильная промышленность", 2005 год, № 3
      УДК 629.113/.115
      Д-Р тан. наук В.Б. АРЗАМАСОВ, кандидаты техн. наук А.Н. ВОЛЧКОВ и А.В. ШЛЫКОВА

Кафедра "Технология конструкционных материалов" МГТУ "МАМИ" многие годы занимается исследованиями, цель которых - совершенствование конструкционных и специальных материалов, процессов изготовления заготовок и сварки деталей автомобилей и тракторов. И первыми были, безусловно, коррозие-стойкие легированные и высокопрочные чугуны. Например, именно здесь разработаны получившие общее признание на предприятиях отрасли коррозие-стойкие чугуны двух типов. Первый - легирован присадками молибдена, никеля и титана, а второй - присадками меди, олова и титана, в котором дефицитный никель и дорогостоящий молибден, используемые в первом составе, заменены менее дефицитными и дешевыми компонентами.

Но особое место в работе кафедры в свое время занимали легированные чугуны типа "нирезист", применяемые в различных отраслях, в том числе для изготовления деталей насосов, работающих при особо низких (до 203 К, или - 70 °С) температурах. Проблема заключалась в том, что отливки из такого чугуна под воздействием низких температур склонны к увеличению размеров ("росту"). Почему - известно не было. Поэтому специалистам кафедры пришлось заняться исследованиями механических и литейных свойств "нирезиста", а также влияния легирующих элементов на его структуру и показатели до и после воздействия холода. В итоге были получены очень интересные результаты.

Так, изучение микроструктуры "нирезиста" показало, что размеры отливок после обработки холодом увеличиваются потому, что аустенит превращается в мартенсит. Причем данный процесс связан только с нарушениями технологии плавки и, соответственно, изменениями химического состава чугуна. Их признаки: повышенная (до 180—200 НВ) твердость отливок и магнитность чугуна (аустенитные чугуны немагнитны).

В итоге специалисты кафедры предложили наименее "чувствительный" к нарушениям технологии состав "нирезиста" (16—18 % никеля), определили возможность работы отливок из него при низких температурах, установили связь между структурой, твердостью, магнитностью и ростоустойчивостью в данных условиях. В частности, доказали: если "нирезист" не проявляет магнитных свойств при "комнатных" температурах, а его твердость не выше 180—190 НВ, то выполненные из него детали насоса гарантированно работоспособны при любых температурах.

На кафедре разработана технология получения высокопрочного чугуна для коленчатых валов компрессоров, на порядок увеличившая ресурс последних. Дело в том, что ПО "Борец", по заказу которого выполнялись исследования, выплавлял серый чугун в кислых вагранках холодного дутья. Получить в них высокопрочный чугун нужного качества не удавалось. И тогда специалисты кафедры предложили модификаторы, из которых наиболее эффективным по ряду показателей оказался комплексный ЖКМК-ЗР: он не только решил проблему, но и обеспечил десульфурацию чугуна, невозможную другими способами из-за низкой температуры чугуна в ковше.

Результаты работ по легированным и высокопрочным чугунам внедрены на костромском заводе "Мотордеталь": по разработанной технологии здесь начали отливать гильзы цилиндров для ДВС, выпускаемых ЯМЗ, КамАЗом и другими моторными заводами.

И на этом следует остановиться специально. Дело в том, что существовавшая на "Мотордетали" технология литья гильз цилиндров центробежным способом имела два существенных недостатка. Во-первых, при литье в металлические формы на внешней поверхности гильз образовывался отбел; во-вторых, материал изложниц имел низкую стойкость, так как формы перед первой заливкой в начале смены и после простоев из-за остановки карусели по тем или иным причинам были, по существу, холодными. Кафедра решила проблему, предложив нагревать изложницы индукционным методом. Более того, выбрала нужный тип установки, рассчитала электрические параметры и отработала оптимальный режим ее работы. Кроме того, с целью увеличения сроков службы изложниц исследовала условия их работы, предложила методику и испытала образцы различных чугунов на термическую усталость, определила влияние центробежного способа литья на ликвацию составляющих чугуна. Например, установила: ликвация серы идет во внутренние слои отливки, что сказывается на качестве высокопрочного чугуна при центробежном литье; ликвация же кремния, наоборот, идет во внешние слои, что ведет к ферритизации матрицы в результате образования высококремнистого феррита, который значительно увеличивает твердость чугуна; стабильная твердость по сечению отливки наблюдается у отливок из высокопрочного чугуна с шаровидной и, частично, вермикулярной формой графита.

На основании результатов проведенных кафедрой работ заводу было рекомендовано изготовлять изложницы из высокопрочных чугунов.

В последние годы кафедра исследовала композиционные материалы с металлической и неметаллической матрицей; обосновала целесообразность применения дисперсно-упрочненных сплавов систем "Me-XmY4", получаемых методами порошковой металлургии; выполнила морфологический анализ перспективности систем на основе переходных металлов для различных температур эксплуатации. Провела физико-химический анализ взаимодействия элементов в псевдобинарных системах "Nb(Ta, Cr, Mo, W) - Hf(Zn, Th, Y, La)mO(C, N, В)n" в широком температурном интервале, а также термодинамический анализ возможных реакций взаимодействия в дисперсно-упрочненных сплавах, содержащих примеси внедрения, на основании которого предложила рафинирующие добавки для повышения низкотемпературной пластичности спеченных материалов (бор, углерод и их соединения); установила закономерности дестабилизации структуры сплавов и их физико-механических характеристик в интервале температур от 770 до 3270 К (500—3000 °С), что позволило оптимизировать состав порошковых материалов на основе хрома, молибдена, вольфрама, рафинированных элементами группы IIIB периодической системы элементов Д.И. Менделеева, и внедрить их в производство.

Развитие плазменных методов получения и обработки материалов, прямого преобразования тепловой энергии в электрическую, увеличение ресурса работы и надежности контактных материалов и деталей электровакуумной техники привело к необходимости создания новых и совершенствования уже имеющихся электродных материалов. И в данном случае МГТУ "МАМИ" тоже сказал свое слово. Так, под руководством В.Б. Арзамасова на кафедре ведутся работы по теоретическому обоснованию и разработке составов новых материалов со специальными свойствами. Например, здесь впервые в мире удалось определить термоэмиссионные характеристики многокомпонентных систем на основе тугоплавких металлов IVA—VIA групп, периодической системы, разработать составы сплавов на основе молибдена, тантала и вольфрама, предназначенные для изготовления электродов мощных плавильных плазмотронов, работающих в атмосферах инертных газов, углерода и азота, а также материалы для высоконагруженных контактов систем зажигания ДВС, высокожаропрочные сплавы для катодов термоэмиссионных преобразователей энергии, действующих в вакууме, парах, расплавах щелочных или щелочноземельных металлов и в контакте с топливом.

Итогом исследований в области металлургического и сварочного производства стали также состав универсального присадочного материала и технологии сварки для конструкций из алюминиевых сплавов магналиевой группы, определение оптимальных параметров технологического процесса электродугового нагрева и рафинирования алюминиевых сплавов.

Безусловно, перспективны и последние исследования использования водорода, аккумулированного в твердофазном состоянии в гидридах металлов.

Наконец, в результате многолетних исследований на кафедре разработаны теоретические основы, оптимальные составы, технологии производства и контроля качества материалов на основе металлов III—V1II групп периодической системы.

Все они нашли применение на отечественных автозаводах. В том числе на КамАЗе, ГАЗе, АТЭ-2, "Мотордеталь", в НПО "Тулачермет" и др.



© Автомаш 2005
Компас в Мире Машин и Машиностроения
avtomash.ru
Главная Карта сайта

Журнал
 
Журнал - Автомобильная промышленность:

- Страницы истории
- Редколегия, контакты
- Тематика журнала
- Размещение статьи
- Размещение рекламы
- Оформление подписки

- Обзор содержания журнала с 2002 г
 
Rambler's Top100 Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru