Аннотация: Аддитивное производство, или 3D-печать, приходит на смену традиционному субтрактивному производству, при котором детали изготавливают путем последовательного удаления частей заготовки. При 3D-печати материал добавляют послойно, что позволяет изготавливать детали сложной геометрической формы из дорогостоящих металлов с более высокой производительностью и экономической эффективностью. Для того чтобы осуществлять 3D-печать на промышленном уровне, необходимо объединить робототехнику с программным обеспечением для 3D-печати. В данной статье приведены результаты адаптации и программирования промышленного робота для 3D-печати. Поскольку в настоящее время специализированное программное обеспечение для 3D-печати металлических изделий отсутствует, одним из вариантов решения этой проблемы является оптимизация имеющегося программного обеспечения для 3D-принтеров. Слайсер позволяет нарезать модель САПР на слои и задавать параметры печати. Программное обеспечение для автономного программирования промышленных роботов позволяет использовать промышленные роботы в качестве 3D-принтеров. Сгенерированный в слайсере G-код легко распознается в программе и затем переводится на язык робота. В соответствии с загруженной моделью программа автоматически генерирует траекторию движения горелки. Каждый слой представляет собой нормаль, вдоль которой будет осуществляться движение рабочего инструмента (сварочной горелки). Переходы между слоями также отображаются в виде нормалей. В результате с помощью сварочного аппарата и металлической проволоки был напечатан прототип импеллера из углеродистой стали. Разработанный технологический процесс оказался успешным и доказал, что промышленный робот в связке со сварочным аппаратом может быть использован в качестве промышленного 3D-принтера.

Аннотация: В работе приведен обзор современных тенденций мирового развития автомобильных листовых сталей. Обзор включает исследование программы WorldAutoSteel, которая объединяет 18 крупнейших производителей стали и предоставляет информацию о применении листовой стали в автомобильной промышленности. С учетом бурного развития гибридных автомобилей и электромобилей задачами программы WorldAutoSteel были: выявление перспективных силовых агрегатов и их влияния на архитектуру автомобиля; исследование возможности использования сталей для автомобилей будущего; исследование потенциала сокращения веса автомобиля с использованием сталей AHSS, новых технологических процессов и автоматизированной оптимизации конструкции; формирование требований к новым маркам стали на основе анализа нагрузок, возникающих в конструкции электромобиля. Кратко рассмотрены преимущества AHSS на примере двухфазной автомобильной стали (DP — Dual Phase Steel). DP600 — низкоуглеродистая сталь для холодной штамповки, упрочняющаяся при формообразовании и имеющая в микроструктуре одновременно две основные фазы: ферритную (мягкую, пластичную, определяющую невысокий предел текучести двухфазной стали) и мартенситную (твердую, придающую этой стали необходимую прочность). В микроструктуре двухфазной стали возможно также наличие бейнитной составляющей и следов остаточного аустенита. В литературе такие стали называют двухфазными ферритно-мартенситными в отличие от распространенных ферритно-перлитных, ферритно-бейнитных, ферритно-аустенитных, аустенитно-мартенситных и других двухфазных сталей. Двухфазные ферритно-мартенситные стали (ДФМС), по сути, представляют собой композиционный материал, в котором высокопрочные островки мартенсита окружены пластичной ферритной матрицей. Благодаря такому структурному строению они обладают высокой пластичностью и повышенной прочностью.

Аннотация: Основными материалами для изготовления кованых валков горячей прокатки традиционно являются хромоникелевые стали типа 50ХН и 60ХН и стали с более высоким содержанием углерода 75ХМ, 9Х2, 9ХФ и 9Х2МФ и др. Одним из основных элементов, определяющих эксплуатационную стойкость валков, является углерод, содержание которого в кованых валках обычно не превышает 0,85–0,95 %. Для производства кованых валков горячей прокатки предложена высокоуглеродистая заэвтектоидная сталь, которая отличается от известной стали 150ХНМ (ГОСТ 9487–80), применяемой для изготовления литых валков, несколько меньшим содержанием углерода, что позволяет изготавливать не литые, а более прочные кованые валки. Сталь 140Х2НМФБ содержит 1,2–1,4 % С, карбидообразующие легирующие элементы (Cr, Mo, V и Nb) для повышения износостойкости валков, а также никель для повышения прокаливаемости. Установлено, что предложенная сталь обладает пластичностью, достаточной для проведения горячей деформации (ковки) с небольшими единичными обжатиями. Установлен температурный интервал деформации слитков: температура конца деформации должна быть не ниже 900 °С, температура нагрева под ковку — 1150 °С. Исследована вероятность разрушения в различных зонах поковки при разной интенсивности обжатий и определены режимы обжатий предложенной труднодеформируемой стали для получения годной поковки. Математическое моделирование процесса раскатки колец выполнено методом конечных элементов с помощью пакета программ QForm. В результате проведенных исследований предложены режимы раскатки колец на оправке для новой высокоуглеродистой стали. Рекомендуемое обжатие по толщине кольца должно составлять не более 10–15 % из условия отсутствия трещин при ковке. По комплексу полученных свойств сталь рекомендуется для изготовления цельнокованых валков и бандажей для составных валков горячей прокатки из слитков массой до 10 т.

Аннотация: Для подтверждения эффективности различных вариантов модернизированной конструкции спреера системы закалочного охлаждения рельсов проведено исследование структуры упрочненного слоя, конструкционной и усталостной прочности сварных стыков рельсов после применения различных методов термической обработки. Для подтверждения результатов замера твердости на рельсах трех партий (I, II, III) и статических испытаний партий II и III вырезали темплеты, на которых проводили металлографическое исследование. Анализ представленных микроструктур в головке рельса показал, что она состоит из сорбита закалки. Микроструктура в шейке рельса представляет собой перлит частично с глобулярной формой цементита, в подошве рельса наблюдается сорбитообразный перлит, что связано с охлаждением подошвы на воздухе. При этом на перьях подошвы образуется перлитная микроструктура. Исследование микроструктуры на образцах II и III проводили на расстоянии 5–10 мм от сварного стыка после индукционной термической обработки. Микроструктура в головке рельса II в центральной зоне представлена сорбитной структурой с сеткой феррита, в шейке рельса — сорбитом смешанной морфологии (пластинчатый и зернистый), в зоне подошвы в середине и перьях — структурой сорбитообразного перлита смешанной морфологии (пластинчатый и зернистый). Микроструктура по оси головки рельса III представлена сорбитной структурой, в шейке — смешанной морфологией сорбита (смешанная и зернистая), в подошве рельса в середине — трооститом и троостосорбитом. Микроструктура пера подошвы состоит из троостосорбита. Представлены результаты испытаний сварных стыков при трехточечном изгибе рельсовых проб. В результате анализа установлено, что показатели по разрушающей нагрузке и стреле прогиба выше при применении двухсторонней системы подачи сжатого воздуха в спреер охлаждения. При проведении испытаний образцов нагрузку прикладывали на головку рельса (в зоне растяжения подошвы), были определены характеристики усталостных испытаний. Число циклов нарастающим итогом увеличилось на 669 тыс. при двухсторонней закалке, а разрушающие напряжения — на 9,5 %.

Аннотация: Особенности современной политической и рыночной ситуации заставляют отечественных металлургов решать все более сложные технологические задачи. Развитие техники предъявляет жесткие требования к качеству стальных изделий, повышению механических свойств, коррозионной стойкости в условиях агрессивных сред и т. д. Для решения поставленных задач необходимо совершенствование технологии рафинирования стального расплава, модифицирования неметаллических включений (НВ), оказывающих негативное влияние на эксплуатационные свойства металла. Кроме того, важен контроль структуры литого металла, что позволит повысить стабильность качественных характеристик металлоизделий. Известно, что для одновременного влияния на морфологию и свойства НВ, а также на измельчение зеренной структуры литого металла широко применяют сплавы с редкоземельными металлами (РЗМ), в основном цериевой группы (Ce, La и т. д.). При использовании материалов, содержащих в качестве РЗМ иттрий, реализуются схожие механизмы, однако есть и ряд особенностей, позволяющих выделить этот элемент из общего ряда. При этом поведение иттрия в условиях внепечной обработки стали недостаточно изучено. В ходе данной работы исследованы термодинамические особенности раскисления стали сплавами, содержащими иттрий. Построены диаграммы расхода для сплавов Y–Si и Y–Al, позволяющие определить оптимальное соотношение компонентов в лигатуре, оптимизировать составы многокомпонентных сплавов, а также установить рациональные условия их использования при рафинировании стали для различных исходных содержаний кислорода.

Аннотация: В промышленных условиях подтверждена концепция, согласно которой смешивание шихты должно осуществляться в барабане-смесителе в водопадном режиме. Установлено, что при повышенной влажности шихты в барабане-смесителе может осуществляться не только смешивание, но и частичное окомкование шихты. Однородность шихты по гранулометрическому составу должна быть ограничена условиями эффективной сегрегации шихты по крупности на агломашине и, соответственно, содержанием топлива по высоте слоя. Этому требованию полностью соответствуют барабанные аппараты, после которых степень однородности шихты в современных условиях находится на уровне 90 %. Применение интенсивных смесителей, которые превышают указанные пределы однородности при использовании шихт на основе концентратов, из-за сложности их конструкции, большого числа приводов, условий их обслуживания, а также из-за высокого удельного расхода электроэнергии для российских аглофабрик неактуально. На российских аглофабриках, спекающих шихты на основе концентратов, барабаны-окомкователи необходимо устанавливать в корпусе спекания шихты, а не на нулевой отметке...