Influence of Technological Factors on Formation Process of Bimetallic Castings
Loading...
Date
2023
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Latvia University of Life Sciences and Technologies, Jelgava
Abstract
ENG: The analysis of the modern state of wear-resistant metallic material production showed that one of the promising directions for improving their quality is the use of bimetallic steel-cast iron castings, which have a complex of properties differentiated over the volume and surface of the products. However, the problem of obtaining a high-quality joint of the steel base and the working cast iron layers is not completely solved at present. So, the research aims to determine the quality criterion of a good diffusion joint and to study the selected technological factor influence on the formation process of bimetallic castings using the developed mathematical model. The paper examines the effect of the steel base temperature at liquid cast iron pouring over it, the temperature of pouring cast iron, as well as the ratio of liquid cast iron mass to the unit surface of the steel base on the contact surface temperature as selected quality criteria, and the structure of the transition diffusion layer of bimetallic castings. It was determined that a high-quality joint is realized when this temperature is larger than the solidus temperature of the cast iron. Moreover, the results of the mathematical model application showed maximum contribution of the liquid cast iron mass/steel unit surface ratio, less effect of the pouring iron temperature and minimum influence of the solidified steel base temperature onto the quality criteria. The metallographic analysis established the diffusion joint formation in the transition steel-cast iron layer consisting of pearlite on the side of the steel base and without the carbide matrix area on the side of the working iron layer. The results obtained are of great importance for the designing bimetallic machine parts worked under intensive wear conditions.
UKR: Аналіз сучасного стану виробництва зносостійких металевих матеріалів показав, що одним із перспективних напрямів підвищення їх якості є використання біметалевих сталечавунних виливків, які мають комплекс властивостей, диференційованих за об’ємом і поверхнею виробів. . Проте проблема отримання якісного з'єднання сталевої основи з робочими шарами чавуну на даний час не вирішена повністю. Отже, мета дослідження – визначити критерій якості добротного дифузійного з’єднання та вивчити вплив обраного технологічного фактора на процес формування біметалічних виливків за допомогою розробленої математичної моделі. Досліджено вплив температури сталевої основи при заливці її рідким чавуном, температури заливки чавуну, а також відношення маси рідкого чавуну до одиниці поверхні сталевої основи на обрану температуру контактної поверхні. критерії якості та структуру перехідного дифузійного шару біметалічних виливків. Визначено, що якісне з’єднання реалізується, коли ця температура перевищує температуру солідусу чавуну. Крім того, результати застосування математичної моделі показали максимальний внесок співвідношення маси рідкого чавуну/поверхні сталевої одиниці, менший вплив температури розливного чавуну та мінімальний вплив температури основи затверділої сталі на критерії якості. Металографічним аналізом встановлено утворення дифузійного з’єднання в перехідному шарі сталь-чавун, що складається з перліту з боку сталевої основи та без ділянки карбідної матриці з боку робочого шару заліза. Отримані результати мають велике значення для проектування біметалевих деталей машин, що працюють в умовах інтенсивного зношування.
UKR: Аналіз сучасного стану виробництва зносостійких металевих матеріалів показав, що одним із перспективних напрямів підвищення їх якості є використання біметалевих сталечавунних виливків, які мають комплекс властивостей, диференційованих за об’ємом і поверхнею виробів. . Проте проблема отримання якісного з'єднання сталевої основи з робочими шарами чавуну на даний час не вирішена повністю. Отже, мета дослідження – визначити критерій якості добротного дифузійного з’єднання та вивчити вплив обраного технологічного фактора на процес формування біметалічних виливків за допомогою розробленої математичної моделі. Досліджено вплив температури сталевої основи при заливці її рідким чавуном, температури заливки чавуну, а також відношення маси рідкого чавуну до одиниці поверхні сталевої основи на обрану температуру контактної поверхні. критерії якості та структуру перехідного дифузійного шару біметалічних виливків. Визначено, що якісне з’єднання реалізується, коли ця температура перевищує температуру солідусу чавуну. Крім того, результати застосування математичної моделі показали максимальний внесок співвідношення маси рідкого чавуну/поверхні сталевої одиниці, менший вплив температури розливного чавуну та мінімальний вплив температури основи затверділої сталі на критерії якості. Металографічним аналізом встановлено утворення дифузійного з’єднання в перехідному шарі сталь-чавун, що складається з перліту з боку сталевої основи та без ділянки карбідної матриці з боку робочого шару заліза. Отримані результати мають велике значення для проектування біметалевих деталей машин, що працюють в умовах інтенсивного зношування.
Description
V. Khrychikov: ORCID 0000-0002-8557-098X; H. Meniailo: ORCID 0000-0002-6874-7202
Keywords
steel, cast iron, temperature, transition layer, solidus, melt, solidification, contact surface, сталь, чавун, температура, перехідний шар, солідус, розплав, затвердіння, контактна поверхня, КЛВ
Citation
Aftandiliants Y., Gnyloskurenko S., Meniailo H., Khrychikov V. Influence of Technological Factors on Formation Process of Bimetallic Castings. Engineering for Rural Development : Proceedins of the 22nd International Scientific Conference (Latvia, Jelgava, May 24–26, 2023). Jelgava, 2023. Vol. 22. P. 364–370. DOI: 10.22616/ERDev.2023.22.TF080.