D49 TURIDAGI DIZELI DVIGITEL QOPQOGINI TAYYORLASH UCHUN YUQORI MUSTAHKAMLIKKA EGA BOʻLGAN CHOYANLARNI OLISH TEXNOLOGIYASINI TAKOMILLASHTIRISH Текст научной статьи по специальности «Техника и технологии»

UDK 669.046

D49 TURIDAGI DIZELI DVIGITEL QOPQOGINI TAYYORLASH UCHUN YUQORI MUSTAHKAMLIKKA EGA BO'LGAN CHOYANLARNI OLISH TEXNOLOGIYASINI

TAKOMILLASHTIRISH

Tursunov Nodirjon Qayumjonovich Toshkent davlat transport universiteti t.f.n dotsent [email protected], Tel+998(71)-209-69-01

Rahimov Uchqun Toshniyoz o'g'li Toshkent davlat transport universiteti tayanch doktarant [email protected], Tel+998(93)-995-

56-91

Urazbayev Talgat Tileubayevich Toshkent davlat transport universiteti tayanch doktarant [email protected], Tel+998(97)-430-10-88

Annotatsiya: Ushbu maqolada temir yo'l transportining mas'ulyatli detallaridan biri bo'lgan, D-49 tipidagi dizel dvigateli qopqog'ini yuqori mustahkamlikka ega cho'yanlardan quyish texnologiyasi tadqiq etilgan. D-49 tipidagi dizel dvigateli qopqog'i quyish uchun, kovsh va quyish tizimida magniy (Mg) madifikatorlari bilan sharsimon grafitli yuqori mustahkamlikka ega bolgan cho'yanlar olish texnologiyasi ustida tadqiqotlar olib borilgan. Temir yo'l transporti rivojlanishining zamonaviy sharoitida mahalliy xomashyodan foydalangan holda energiya va resurs tejamkor sharsimon grafitli cho'yan ishlab chiqarish dolzarb masala hisoblanadi.

Abstract: This article investigated the technology of casting the D-49 type cylinder cover from high-strength cast iron, which is one of the important parts of railway transport. For casting of D-49-type cylinder lid, research has been conducted on the technology of producing high-strength cast iron with spheroidal graphite with magnesium (Mg) modifiers in the ladle and gating system. In modern conditions of railway transport development, production of energy-and resource-saving spheroidal graphite cast iron using local raw materials is an urgent issue.

Аннотация: В данной статье исследуется технология литья крышки цилиндра типа Д-49 из высокопрочного чугуна, которая является одной из важных деталей железнодорожного транспорта. Для литья крышки цилиндра типа Д-49 были проведены исследования по технологии получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом с модификаторами магния (Mg) в ковше и литниковый систему. В современных условиях развития железнодорожного транспорта производство энерго- и ресурсосберегающего чугуна с шаровидным графитом с использованием местного сырья является актуальным вопросом.

Kalit so'zlar. Yuqori mustahkamlikka ega bolgan cho'yan, sharsimon grafit, modifikator, D-49 tipidagi silindr qopqog'i, induksion tigel pechi, mexanik xossalari, tuzilishi.

Keywords. High-strength cast iron, spheroidal graphite, modifier, D-49 type cylinder lid, induction crucible furnace, mechanical properties, structure.

Ключевые слова. Высокопрочный чугун, шаровидный графит, модификатор, крышка цилиндра типа Д-49, индукционная тигельная печь, механические свойства, структура.

KIRISH

Yangi mashinasozlik materiallari sifatida - sharsimon grafitli yuqori mustahkamlikka ega bo'lgan cho'yanlar - po'latning yuqori mexanik xususiyatlarini ishlab chiqarish va yuqori mustahkamlikka ega bo'lgan cho'yan ishlab chiqarish qulayligi bilan birlashtirilgan. U po'lat quyma va zarb buyumlarini, yuqori mustahkamlikka ega bo'lgan cho'yan va rangli qotishmalarni

almashtirishi mumkin va uni kulrang va modifikatsiyalangan quyma po'lat o'rniga ishlatish mashina qismlarining ekspluatatsion ishonchliligi va chidamliligini oshiradi va ba'zi hollarda ularning kesimini va og'irligini kamaytirishga imkon beradi. Yuqori mustahkamlikka ega bo'lgan cho'yan ishlab chiqarish uning suyuq qotishmasini magniy yoki seriy bilan ishlov berishga (modifikatsiyalashga) asoslangan. Magniy texnologik xossalari bo'yicha seriydan pastroq, ammo arzonligi tufayli u sanoatda eng ko'p qo'llaniladi [1-4].

Ushbu ishning maqsadi texnologik ishlanmalarni ilmiy asoslab berish, takomillashtirilgan texnologiya asosida ishlab chiqarishga joriy etish hamda ishlab chiqarishda qo'llaniladigan yuqori mustahkamlikka ega bo'lgan cho'yandan tayyorlangan detallar va uzellarni import qilishni kamaytirishdan iborat. Yuqori mustahkamlikka ega bo'lgan cho'yanning o'ziga xos xususiyati uning yuqori mexanik xususiyatlari bo'lib, unda asosan sharsimon grafit mavjudligi sababli, kulrang quyma cho'yandagi qatlamli grafitga qaraganda kamroq darajada metall asosni yuqori darajada zaiflashtiradi va eng muhimi shundaki, kuchli kesish ta'siriga bog'liq emas, buning natijasida grafit qo'shimchalari turli kontsentratorlarga kamroq ta'sir qiladi. Sharsimon grafitli quyma cho'yan nafaqat yuqori mustahkamlikka, balki egiluvchanlikka ham ega.

Eritilgan qo'shimchalar, Mg, Ca, Ce va boshqa noyob turdagi metallarni (REM) qo'shilishi bilan cho'yanda sharsimon grafit shaklini oladi.

Yuqori mustahkamlikka ega bo'lgan cho'yanning kimyoviy tarkibi va xossalari GOST 7293-85 tomonidan tartibga solinadi va "B" - yuqori mustahkamlikka ega, "H" - cho'yan harflari "BH" va yuqori mustahkamlikka ega bo'lgan cho'yanning o'rtacha kuchlanish kuchini ko'rsatadigan raqam bilan belgilanadi. Masalan, BH100 yuqori mustahkamlikka ega bo'lgan cho'yan, valentlik kuchi 1000 MPa (yoki 100 kg/mm ). Sharsimon grafitli yuqori mustahkamlikka ega bo'lgan cho'yan eng istiqbolli quyma qotishma bo'lib, ular yuqori ishonchliligi va chidamliligini saqlab, tuzilmalarning og'irligini kamaytirish muammosini muvaffaqiyatli hal qila oladi. Yuqori mustahkamlikka ega bo'lgan cho'yanlardan avtomobilsozlik sanoatida muhim qismlarni (tirsakli vallar, tishli mexanizmlar, silindrlar va boshqalar) tayyorlash uchun foydalaniladi.

Asosan yuqori mustahkamlikka ega bo'lgan cho'yanlar induksion tigelli pechlarda eritiladi. Induksion tigelli pechlarning asosiy afzalliklari quyidagilardan iborat:

4- energiyaning to'g'ridan to'g'ri metallga chiqishi;

4- oraliq isitish elementlari;

4- nozik dispers zaryadning tez erishini;

-I- chiqindilarni vannaning hajmi bo'yicha haroratni tenglashtirishni va ko'p komponentliligi;

-I- kimyoviy jihatdan bir hil qotishmalarni ishlab chiqarishni kafolatlaydigan mahalliy qizib ketishning yo'qligini ta'minlaydigan eritmaning tigeldagi intensiv elektrodinamik aylanishi;

-I- har qanday bosimda pechda har qanday atmosferani (oksidlovchi, qaytaruvchi yoki neytral) yaratishning asosiy imkoniyati;

4- yuqori o'ziga xos quvvat qiymatlari tufayli yuqori ishlashga erishiladi;

4- ayniqsa o'rta chastotalarda;

-I- metallni tigeldan to'liq to'kish imkoniyati va o'choq qoplamasining nisbatan kichik

massasi;

-I- bu futirofka tomonidan to'plangan issiqlikni kamaytirish orqali pechkaning termal inertsiyasini kamaytirish uchun sharoit yaratadi.

-I- ushbu turdagi pechlar eritmalar orasidagi tanaffuslar bilan davriy ishlash uchun qulay va qotishmaning bir meyorda boshqasiga tezda o'tish imkoniyatini beradi;

-I- pechkaga texnik xizmat ko'rsatishning soddaligi va qulayligi, eritish jarayonini nazorat

дШвИ уа tartibga зоИвЬ;

4- ]агауопш шехаш2а181уа1а8Ь уа avtomatlashtirishning кег^ ¡ткошуайап;

-I- erish jarayonining yuqori gigienasi va havo ifloslanishining past darajasi [5-7].

Induksion pechlaming boshqa eritish moslamalariga nisbatan afzalliklari sezilarli bo'lib, и1аг sanoatning turli sohalarida keng qo'llaniladi.

TEKSHIRUV OBYEKTI VA USULLARI

Eritish jarayoni '^иуиу-техашка zavodi" davlat korxonasida neytral qoplamali quvvati 6 tonna bo'lgan temir егкиусЫ о'г!а chastotali induksion tigelli pechda amalga oshirildi.

Yuqori mustahkamlikka ega bo'lgan cho'yanni (ВЧ50) eritganda, oltingugurt miqdori 0,02% dan ortiq bo'lishiga уо'1 qo'yilmasligi кегак. Aks holda kimyoviy tarkibi, mexanik xossalari Ьо'у^а beqaror natijalar olinadi va Ло'уап strukturasida deformatsiyalangan grafit кигай1а(11.

"I

./'"Металл из печи

1-rasm. Temir va kremniy dioksidi asosidagi тигаккаЬ modifikator "seпdvich jarayoпi" te\nologiyasidan foydalangan holda eritmani o'zgartirish иеИип kovsh tubiga

joylashtirilgan modifikator eskizi.

Cho'yanni oltingugurtdan tozalash uchun NPP Texnologiya tomonidan ishlab chiqarilgan Refloy®FM (briket 30x60mm) qo'shildi. Refloy®FM kompleks modifikatorining kimyoviy tarkibi 1-jadvalda keltirilgan.

1-jadval

Refloy®FM kompleks modifikatorining kimyoviy tarkibi_

Modifikator markasi Asosiy elementlarning massa ulushi, %

Mg Са л1 ТЯЕ* Si Fe

REFLOY® FM 10,0-12,0 gacha 6,0 gacha 1,5 gacha 5,0 35,0-44,8 qoldiq.

Refloy®FM FS45 markali murakkab modifikatorlar ferrosilikon o'miga temir eritishda ishlatiladigan kremniy o'z ichiga olgan zaryadlovchi materialdir. Metallni kremniy qotishmasi bilan bir qatorda, Refloy®FM metall eritmasiga tozalovchi sifatida ta'sir ko'rsatadi, tarkibida magniy va faol gidroksidi noyob va nodir elementlari 15% gacha bo'lganligi sababli undan oltingugurt va fosfomi olib tashlaydi. Shixta eritilgandan so'ng, hosil bo'lgan eritma umumiy

pechka hajmining 1/3 - 2/3 qismiga teng hajmni egallaganida, REFLOY®FM briketlari qo'shiladi. Ularning ustiga, shixtaning qolgan qismi eng samarali foydalanishni ta'minlash uchun briketlarni to'liq qoplaydigan tarzda joylashtiriladi.

Pechkadagi barcha shixtani eritib bo'lgach, shlakni olib tashlash kerak boladi. Ishlatiladigan REFLOY®FM briketlarining miqdori jarayon sharoitlari va yakuniy mahsulot talablariga bog'liq bo'lib, ularni faqat quyish zavodida tajriba yo'li bilan aniqlash mumkin. REFLOY®FM ning o'rtacha iste'moli 1 tonna erigan metall uchun 20 kg ni tashkil qiladi. Refloy®FM materiallari yordamida yuqorida tavsiflangan eritmani oltingugurtdan tozalash texnologiyasidan foydalanish metalldagi oltingugurt kontsentratsiyasini kamaytiradi.

Sharsimon grafitli yuqori mustahkamlikka ega quyma cho'yan olish uchun kovshning pastki qismiga fraksiyasi 1,0-10,0 mm bo'lgan Sferomag®620L modifikatorlari (sharsimonlashtiruvchi) qo'shiladi, sementitni bartaraf qilish uchun, quyma kesimi struktura yuzasi boyicha bir xil taqsimlanishi uchun SIBAR®4 qo'laniladi fraksiyasini erta grafitlanishi va kech grafitlanishi uchun esa INOCSIL SM80 bilan ustini qoplash tavsiya qilinadi.

Ushbu materiallar kovshda modifikatsiyalash orqali sharsimon grafitli yuqori mustahkamlikka ega cho'yanlarning barqaror ishlab chiqarilishini ta'minlaydi. Modifikatorlarning kimyoviy tarkibi 2-jadvalda keltirilgan.

2-jadval

Modifikator markasi Asosiy elementlarning massa ulushi, %

Mg Al Si Са Ba La Fe

Sferomag ®620L 5,7-6,5 0,6-1,2 44,0-49,0 1,6-2,5 - 0,35-0,6 Qoldiq

SIBAR®4 - 1,0-2,0 65,0-75,0 0,8- 1,5 3,5-5,0 - Qoldiq

INOCSIL SM180 - 3,2-4,5 70,0-78,0 0,3-1,5 - - Qoldiq

Sharsimon grafitli yuqori mustahkamlikka ega cho'yanlardan quymalar olish uchun "sendvich jarayoni" kovshda modifikatsiyalash texnologiyasi qo'llaniladi, bu modifikatorlarning minimal sarfi bilan barqaror o'zgartirish natijalarini olish imkonini beradi.

Eng yaxshi natijaga erishish uchun metallni o'zgartirish maxsus ishlov berish kovshda amalga oshiriladi, uning quyma ishlab chiqarishda an'anaviy ravishda qo'llaniladigan kovshlardan asosiy farqi geometrik nisbatlar va pastki qismida reaktsiya kamerasining mavjudligi (1-rasm). Hajmi 0,5 tonna bo'lgan aylanuvchi kovshni ishlatishda quyidagi texnologiyaga rioya qilish kerak: kovshning pastki qismini ikki kameraga ajratilidi reaksiya va metall qabul qilish uchun o'tga chidamli materiallar yordamida.

Cho'yanlarni "sendvich jarayoni" bo'yicha modifikatsiyalashda Sferomag®620L sharsimonlashtiruvchi modifikatorning hisoblangan miqdori reaktsiya kamerasining pastki qismiga solinadi suyuq metallning og'irligi bo'yicha 1,8-2,0% miqdorida va uning ustiga 0,250,35% miqdorida grafitlashtiruvchi modifikator SIBAR®4 solinadi suyuq metallning og'irligi bo'yicha. Keyin modifikatorlar kichik bir qatlam bilan sepiladi (10-15 mm) cho'yan qirindisi yoki sharchalari bilab qoplanadin bu esa modifikatorlarni kovsh to to'lguncha suyuq metal bilan o'zaro ta'sir qilishdan himoya qiladi. Yuklashdan so'ng, kameradagi materiallar balandligi to'siq darajasida bo'lishi kerak. Metall induksion eritish pechdan kovshga quyilganda metall qabul qilish kamerasiga shunday yonaltirilishi kerakki, qoplangan modifikatorlarni yuvmasligi kerak to koshni balandligining 3/4 qismiga to'ldirilguncha. Piroeffekt oxirida shlakni (reaktsiya mahsulotlarini) to'kish kerak va metallni qolipga quyishni boshlash kerak.

Pastki уапт qolipni quyish tizimining tubiga kech grafitlanishi uchun INOCSIL SM80 modifikator o'matiladi (2-rasm).

2-rasm. D49 turidagi dizeli dvigitel qopqog'iпiпg pastgi qolipi

Modifikatorlar tarkibida sezilarli miqdordagi kremniy mavjud bo'lganligi sababli hamda uni metallga singishi kamida 95% ш tashkil qiladi, eritish иЛип shixtani hisoblashda kremniyni miqdorini оЫ^ап modifikatorlardan keladiganini inobatga olib va shunga mos ravishda ferrosilisiy miqdorini kamaytirish кегак.

OLINGAN NATIJALAR VA ULARNING MUHOKAMASI

Yuqori mustahkamlikka ega bo'lgan cho'yan "ВЧ50" markasini техашк xususiyatlari 3-jadvalda keltirilgan va mikrotuzilishi 3-rasmda ko'rsatilgan.

Sferomag®620L, SIBAR®4 va INOCSIL SM180 modifikatsiyasidagi yuqori mustahkamlikka ega bo'lgan cho'yan "ВЧ50" grafit shakli sharsimon shaklga ega ekanligidan dalolat beradi. Buni 3-rasmda ko'rishimiz титкип.

3-rasm. Yuqori mustahkamlikka ega bo'lgaп ^о^ап "ВЧ50" markasini mikro tuzilishi.

3-jadval.

Yuqori mustahkamlikka ega Ьо'^п сЫ^п namunalarining mexaпik \ususiyatlarini sinov

№ Nazorat qilish рагатеМат^ nomi Рипк ИБ Normallashtirilgan qiymatlar Olingan natijalar qiymati

1 Cho'zishdagi mustahkamlik chegarasi GOST 729385 Р.2.1 Кат bo'lmagan 500 МРа Катипа №1 535, МРа, и±0.264%

Катипа №2 606, МРа, и±0.264%

3-jadvaldan ko'rinib turibdiki, тигаккаЬ modifikatsiya yuqori КХ xususiyatlarini va vaqtinchalik qarshilikni 7 dan 21% gacha oshirish imkonini berdi. Temimi eritish jarayonida eritish texnologiyasi 4-jadvalda keltirilgan.

Eritish va chotmilish jarayoпida quyma сЫ^ПП^ kimyoviy tarkibi

mexanik

4-jadval.

№

№

патипа1аг

Elementning massa и1шМ%

С

Si Mn S

P Cr Ni Cu V

Al

1

3,039

0,916

0,552

0,020

0,030

0,104

0,090

0,080

0,010

0,007

0,003

2

3,467

0,882

0,568

0,021

0,029

0,106

0,088

0,080

0,010

0,008

0,004

kovsh

3,380

2,213

0,570

0,009

0,032

0,111

0,088

0,082

0,011

0,010

0,025

1

2,554

1,085

0,683

0,026

0,057

0,193

0,140

0,158

0,012

0,008

0,014

2

3,054

1,140

0,685

0,028

0,052

0,189

0,139

0,157

0,012

0,008

0,012

kovsh

2,979

2,094 0,667

0,023 0,051 0,197 0,137 0,154 0,011 0,010

0,021

4-jadvaldan ко'пшЬ turibdiki, Ло'уапш induksion pechida erish jarayonida kimyoviy tarkibi keltirilgan, oxirgi kovshdagi kimyoviy tarkibi GOST 7293-85 mos keladi. XULOSA

Cho'yanlar induksion pechlarda eritilganda, Refloy®FM kompleks modifikatori bilan

1

2

ishlov berish amalga oshiriladi 1 tonna uchun 20 kg ni tashkil qiladi, bu oltingugurt va fosforni kerakli tarkibga kamaytirish imkonini berdi.

Tadqiqot natijasi shuni ko'rsatadiki, kovsh va qolipning pastki yarim qismi quyish tizimiga joylashtirilgan INOCSIL SM80 modifikatori qayta ishlash uchun murakkab modifikatsiya yuqori ND mexanik xususiyatlarini va cho'zishdagi mustahkamlik chegarasi 7% dan 21% gacha oshirishga imkon berdi.

Sferik shaklga ega bo'lgan nozik dispers grafitning murakkab o'zgartirilgan namunalari metallining mikrostrukturaviy tahlili. Sinov natijalari yuqori mustahkamlakka ega cho'yanning kompleks modifikatsiyasini Sferomag®620L, SIBAR®4 va INOCSIL SM180 bilan birgalikda qo'llash maqsadga muvofiqligini ko'rsatdi.

ADABIYOTLAR

1. Khurshidbek Nurmetov, Alimjon Riskulov, Sadriddin Azimov, and Lochinbek Kuchkorov, "Structures of functional elements manufactured using the composite materials", AIP Conference Proceedings 2432, 030059 (2022). https://doi.org/10.1063/5.0089888.

2. Lochinbek Kuchkorov, Shavkat Alimukhamedov, Nodirjon Tursunov, and Otabek Toirov, "Effect of different additives on the physical and mechanical properties of liquid-glass core mixtures", E3S Web of Conferences 365, 05009 (2023). https://doi.org/10.1051/e3sconf/202336505009.

3. Shavkat Alimukhamedov, Anvar Nazarov, Akmal Nazarov, and Abdulla Ustoboev, "Estimation of the interval of movement of public passenger transport in the direction", AIP Conference Proceedings 2432, 030055 (2022). https://doi.org/10.1063/5.0090848.

4. Doniyor Akhmedov, Shavkat Alimukhamedov, Ibragim Tursunov, Soyib Narziev, and Davron Riskaliev, "Modeling the steering wheel influence by the driver on the vehicle's motion stability", E3S Web of Conferences 264, 05015 (2021). https://doi.org/10.1051/e3sconf/202126405015.

5. Tursunov N. K., Semin A. E., Sanokulov E. A. Study of dephosphoration and desulphurization processes in the smelting of 20GL steel in the induction crucible furnace with consequent ladle treatment using rare earth metals. Chernye Metally. 2017. No. 1. pp. 33-40.

6. Otabek Toirov, Nodirjon Tursunov, Shavkat Alimukhamedov, and Lochinbek Kuchkorov, "Improvement of the out-of-furnace steel treatment technology for improving its mechanical properties", E3S Web of Conferences 365, 05002 (2023). https://doi.org/10.1051/e3sconf/202336505002.

7. Ryskulov, A.A., Liopo, V.A., Ovchinnikov, E.V. et al. Phase transformations in tribosystems with metal-polymer components. J. Frict. Wear 32, 30-36 (2011). https://doi.org/10.3103/S1068366611010107.

8. Otabek Toirov and Nodirjon Tursunov, "Development of production technology of rolling stock cast parts", E3S Web of Conferences 264, 05013 (2021). https://doi.org/10.1051/e3sconf/202126405013.

9. Tursunov, N.K., Semin, A.E., Sanokulov, E.A. Study of desulfurization process of structural steel using solid slag mixtures and rare earth metals, (2016) Chernye Metally, (4), pp. 32-37.

10. Sherzod Fayzibaev, Oleg Ignotenko, and Talgat Urazbaev, "Development of binding based on b-n-ti-al system compounds for creating a composite instrumental material for a final raining of railway parts", E3S Web of Conferences 264, 04073 (2021). https://doi.org/10.1051/e3sconf/202126404073.

11. Tursunov N. K., Semin A. E., Kotelnikov G. I. Kinetic features of desulphurization

process during steel melting in induction crucible furnace. Chernye Metally. 2017. No. 5. pp. 23-29.

12. Tursunov N. K., Semin A. E., Sanokulov E. A. Study of dephosphoration and desulphurization processes in the smelting of 20GL steel in the induction crucible furnace with consequent ladle treatment using rare earth metals. Chernye Metally. 2017. No. 1. pp. 33-40.

13. Shavkat Alimukhamedov, Anvar Nazarov, Akmal Nazarov, and Abdulla Ustoboev, "Estimation of the interval of movement of public passenger transport in the direction", AIP Conference Proceedings 2432, 030055 (2022). https://doi.org/10.1063/5.0090848.

14. Anna Avdeeva, Galina Khromova, and Davran Radjibaev, "Two-axle bogie vibration damping system with additional damping elements", E3S Web of Conferences 365, 02003 (2023). https://doi.org/10.1051/e3sconf/202336502003.