ФГБОУ ВО «Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва, Россия:

Е. Н. Сосенушкин, профессор кафедры «Системы пластического деформирования», эл. почта: sen@stankin.ru
Е. А. Яновская, доцент кафедры «Прикладная математика»
К. Н. Иванов, студент
Т. А. Кинжаев, студент

Существенным отличием технологии жидкой штамповки от других процессов формообразования пластическим деформированием является процесс затвердевания расплава, охлаждающегося в штампе, в результате зарождения и роста кристаллов. На этапе структурообразования формируются технологические и эксплуатационные свойства поковок, зависящие от количества, скорости, формы роста кристаллов и их ориентации в объеме поковки. Высокая точность размеров и низкая шероховатость поверхности, достижимые при изготовлении рабочих деталей штампов, позволяют получать поковки высокого качества. Термодинамические процессы, сопровождающие затвердевание расплава и являющиеся весьма сложными, описываются уравнениями математической физики. В статье рассмотрена математическая модель процесса затвердевания расплава в двухфазной зоне при формообразовании поковки жидкой штамповкой. Из совместного решения дифференциальных уравнений теплопроводности Фурье для расплава, двухфазной зоны и твердой корки устанавливается кинетика затвердевания, от которой зависит формирование структуры поковки. Оценено влияние внешнего давления на температурные поля и составляющие времени затвердевания полых тонкостенных поковок. Установленные расчетом технологические параметры использованы при экспериментальной штамповке полых осесимметричных поковок. Проведено исследование микроструктуры и оценена микротвердость на различных участках сечения поковки. Дефектов в виде усадочной раковины, газовой пористости и микротрещин не обнаружено.

1. Вейник А. И. Тепловые основы теории литья. — М. : Машгиз, 1960. — 436 с.
2. Баландин Г. Ф. Теория формирования отливки: Основы тепловой теории. Затвердевание и охлаждение отливки. — М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1998. — 360 с.
3. Батышев А. И., Батышев К. А., Смолькин А. А., Безпалько В. И. Заготовки поршней, изготавливаемые литьем с кристаллизацией под давлением // Известия МГТУ «МАМИ». Т. 2. № 1 (19). 2014. С. 50–52.
4. Сосенушкин Е. Н. Штамповка кристаллизующегося металла // Вестник МГТУ «Станкин». 2010. № 2. С. 12–20.
5. Vanluu D., Schengdun Zh., Wenjie L., Chenyang Zh. Effect of process parameters on microstructure and mechanical properties in AlSi9Mg connecting-rod fabricated by semisolid squeeze casting // Mater. Sci. and Eng: A. 2012. Vol. 558. P. 95–102.
6. Халикова Г. Р., Трифонов В. Г. Влияние режимов кристаллизации при жидкой штамповке на структуру и свойства высокопрочного алюминиевого сплава 1960 // Письма о материалах. 2012. Т. 2, № 3 (7). С. 147–151.
7. Трифонов В. Г., Халикова Г. Р. Жидкая штамповка автомобильных колес // Письма о материалах. 2013. Т. 3, № 1. С. 56–59.
8. Пат. 2308346 РФ. Способ формообразования шаровых мелющих тел из чугуна / Артес А. Э., Сосенушкин Е. Н., Володин А. М., Сорокин В. А., Французова Л. С., Гри шин В. В., Сосенушкин С. Е.; заявл. 21.06.2005 ; опубл. 20.10.2007. Бюл. № 29.
9. Белоусов И. Я., Сапрыкин А. А., Сивак Б. А. Особенности процесса жидкой штамповки заготовок поршней двигателей внутреннего сгорания / Сб. трудов конференции «Неделя металлов в Москве». — М. : ОАО «АХК «ВНИИМЕТМАШ им. академика А. И. Целикова», 2008. С. 423–428.
10. Сосенушкин Е. Н., Французова Л. С., Яновская Е. А., Кинжаев Т. А. Моделирование и освоение технологии штамповки кристаллизующегося металла // Металлург. 2018. № 3. С. 25–29.
11. Liqun H., Zhiyuan X., Sumei Li, Yunbo F., Jinhua W., Sha Nie. Microstructure and mechanical properties of castings of aluminum alloys after liquid stamping // Spec. Cast. And Nonferrous Alloys. 2013. Vol. 33. Iss. 11. P. 1021–1023.
12. Койдан И. М., Журавлев А. С. Современные технологии изготовления заготовок поршней для форсированного дизельного двигателя из поршневых алюминиевых сплавов методами тиксоформования // Литье и металлургия. 2013. № 3 (72). С. 43–45.

13. Yong P., Shuncheng W., Kaihong Zh., Wenjun Qi, Hexing Ch., Haitao Zh. Influence of the pressing time during the liquid stamping of the deformable aluminum alloy 6061 on its mechanical properties // Spec. Cast. And Nonferrous Alloys. 2013. Vol. 33, No. 12. P. 1152–1157.
14. Коростелев В. Ф. Технология литья с программным наложением давления. — М. : Машиностроение, 2000. — 204 с.
15. Гребенникова И. В. Уравнения математической физики : учебное пособие. — Екатеринбург : Издательство Уральского университета, 2016. — 164 с.
16. Кирдеев Ю. П., Белоусов И. Я., Ракогон А. И. Изготовление деталей с высокими тонкими стенками штамповкой кристаллизующегося алюминия // Кузнечноштамповочное производство. 2002. № 3. С. 9–11.
17. Бабичев А. П., Бабушкина Н. А., Братковский А. М. и др. Физические величины : cправочник ; под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. — М. : Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.