CC BY
113
УДК 621.763+621.74.04 DOI 10.18698/0536-1044-2017-5-79-98
Две парадигмы технологий литья изделий из металлов
А.Б. Семенов, Б.И. Семенов
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 105005, Москва, Российская Федерация, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1
Two Paradigms of Metal Casting Technologies
A.B. Semenov, B.I. Semenov
BMSTU, 105005, Moscow, Russian Federation, 2nd Baumanskaya St., Bldg. 5, Block 1 e-mail: [email protected], [email protected]
Литье под давлением наполненных порошками полимеров (РШ) для производства изделий из металла как промышленная технология за рубежом используется с 1980 г., но отсутствует в России. За это время рынок значительно расширился и включает в себя широкий спектр приложений, изменяющих представление конструктора о возможностях литейных технологий. Современные способы литья потребовали применения новой совокупности методов обработки, изготовления, изменения состояния материалов, осуществляемых в процессе производства продукции. Как скоро подобные технологии будут широко востребованы в нашей стране и что мешает их развитию? Накопленный опыт показывает: теоретическая и технологическая подготовка выпускника вуза машиностроительного профиля, организующего стартапы и бизнес-планы в области инжекционного формования из порошковых композиций, не может уступать качественно новому уровню современных литейных технологий обработки металлов и должна строиться с учетом выбираемых для их реализации новых реологических моделей материалов.
Ключевые слова: литье под давлением, порошки, конструкционные материалы для PIM, реологические модели, современные технологии, подготовка специалиста.
Powder injection molding (PIM) has been used for manufacturing metal products abroad since 1980 but this technology is absent in Russia. During this time, the market has expanded significantly. It now includes a wide range of applications that change the designer's perception of the capabilities of cast technologies. Modern casting processes require a new combination of processing, manufacturing and state changing methods for the materials involved in the manufacturing process. How soon can these technologies be used in Russia and what is impeding their development? Experience shows that theoretical and process design training of mechanical engineering graduates who are involved in establishing start-up companies and writing business plans in the area of powder injection molding, must not fall below the qualitatively new level of modern metal cast technologies, and should include appropriate rheological models of materials.
Keywords: pressure casting, powders, PIM design materials, rheological models, modern technologies, specialist training.
Новая индустриализация страны необходима, и президиума Совета при Президенте Российской она должна опираться на использование совре- Федерации по модернизации экономики и ин-менных материалов и технологий. На заседании новационному развитию России 16 сентября
2014 г. было принято решение о разработке проекта национальной технологической инициативы «Новые производственные технологии».
Основные положения проекта отражены в публичном аналитическом докладе Сколковского института науки и технологии. В качестве новых производственных технологий, потребность в которых для инновационного развития России авторам доклада очевидна, названы аддитивные производства (Additive Manufacturing), инжекционное формование из порошковых композиций (Powder Injection Molding — PIM) и «другие методы, сочетающие в себе преимущества массового производства и, в то же время, гибко настроенные на необходимый в данный момент объем выпуска». Важно понимать, какое место указанные технологии занимают сегодня и должны занять в ближайшее время в общей конструкторско-технологи-ческой подготовке специалиста — выпускника вуза машиностроительного профиля, организующего стартапы и бизнес-планы в области инжекционного формования из порошковых композиций. Рассмотрим некоторые современные технологии литья, привычно называемые заготовительными производствами.
Новые способы получения точных фасонных изделий из металлических и керамических порошков в течение последних 30 лет приобрели значительный вес в заготовительных производствах современного машиностроения и стали преобладать в ранее недоступных рыночных секторах [1-4], в том числе в производстве нового оружия, изделий электроники, авиационно-космической и иной техники. Были разработаны и коммерциализованы многие варианты PIM-технологии, в результате чего по всему миру действует значительное число предприятий, изготовляющих этими способами из конструкционных материалов не только заготовки, но и детали. Ниже приведены статистические данные по PIM-производству:
2010 г. 2012 г.
Доля, %, PIM-компаний, работающих в:
Северной Америке.................31 21
Европе............................ 28 27
Азии.............................. 37 49
других частях света................4 3
Страны с наибольшей концентрацией PIM-компа-ний — США, Китай, Германия, Япония. Страны с крупнейшими PIM-компаниями — Индия, США, Германия, Япония, Китай.
В приведенных данных нет России. Формование фасонных изделий впрыском порошков в пресс-формы для литья под давлением — новое направление в развитии методов порошковой металлургии.
Цель работы — показать, какое место указанные технологии и стандарты на конструкционные материалы для инжекционного литья порошков должны занимать в конструкторско-технологической подготовке специалиста — современного выпускника вуза машиностроительного профиля и к каким потерям может привести отсутствие должного внимания к новым идеям в организации заготовительных производств машиностроительных предприятий.
В табл. 1 представлена краткая информация о структуре и эффективности продаж продукции, производимой в мире современными методами литья.
Таблица 1
Структура и эффективность продаж продукции, производимой по PIM-технологии
Параметр 2010 г. 2012 г.
Общий объем продаж, млрд долл. 1,10 1,45
США
Общее количество PIM-фирм, шт. 366 445
Общее количество работников, 8 000 13 800
чел.
Типичный штат исследовательско- 2 -
го (R&D) отдела, чел.
Типичная прибыль от продаж, % 11 -
Объем продаж, тыс. долл. США, на
одну единицу:
работника 126 239
литейную машину 538 554
производственную печь 980 1 243
Доля фирм, изготовляющих 72 72...76
фидстоки для собственных нужд, %
Общее количество, шт.:
смесительные устройства 380 462
литейные машины 1 750 2 614
печи для спекания 850 1 167
Доля, %, фирм, применяющих сле-
дующие виды дебиндинга:
термический 49 43
растворный 26 24
каталитический 14 21
другой 11 11
Средняя масса детали, г 6 -
Ниже приведен типичный, но непривычный для технолога машиностроительного предприятия состав технологического оборудования и штата сотрудников производственного сектора
М1М-предприятия:
Смесительное устройство, шт.................... 1
Литейные инжекционные машины, шт........... 4
Установки для удаления связующего, шт..........2
Печи для спекания, шт.......................... 2
Количество сотрудников, чел................... 20
По данным, подготовленным Н. Уильям-сом — главным редактором журнала PIM International (2014, vol. 8, no. 4), на этот период в Северной Америке детали, выполненные по технологии инжекционного литья металлических порошковых композиций (MIM — Metal Injection Molding), производили приблизительно 70 компаний. Полный североамериканский MIM-рынок оценивался в 300...350 млн долл. США, количество работников могло быть и менее 20, и более 300. Ведущие фирмы, применяющие высокоточное порошковое MIM-литье, по сравнению со многими компаниями, использующими другие технологии обработки металлов, невелики. Наибольший рост MIM-производства происходит в Азии. Так, в 2015 г. только на материковом Китае (без Тайваня) работало уже 130 предприятий, занимающихся изготовлением MIM-продукции, годовой объем продаж которых составлял 725 млн долл. США, из них 485 млн долл. США (67 %) пришлись на 5 крупнейших компаний и более 6 млн долл. США — на долю 15 фирм [1].
В 50-60-х годах прошлого столетия отечественные исследователи занимали передовые позиции в заготовительных производствах машиностроения. Так, в монографии П.О. Гри-бовского [5], изданной в 1956 г., подробно описана технология горячего литья керамических изделий под давлением и, в частности, отмечается, что «технология горячего литья обеспечивает возможность изготовления изделий из лю-
бых твердых материалов, начиная от природных минералов, чистых окислов, карбидов, металлов и т. д. и кончая многокомпонентными сложными синтетическими материалами и их сочетаниями» [5, с. 9]). Это указание на возможность осуществления MIM-литья фасонных изделий не было замечено.
К сожалению, в последующий период российские ученые во многом отстали от зарубежных. Однако особенно этот разрыв стал заметен на рубеже столетий, когда изготовление точных металлических заготовок стало превращаться в производство точных деталей из металлов и сплавов, поступающих на сборку (рис. 1) с минимальными энергетическими затратами.
Упомянутый выше способ литья развился в современную технологию low pressure injection molding processing, чаще используемую для литья изделий из металлов, чем из керамик. Какое замечательное предвидение того, что стало стремительно развиваться спустя 30 лет! К сожалению, изложенные разработки и идеи в нашей стране ни в тот период, ни позже (19701990) не были использованы для переработки в промышленном масштабе металлических порошков литьем под давлением.
В настоящее время модернизация экономики и инновационное развитие России невозможны без углубленного изучения и использования в учебном процессе зарубежного опыта организации современных заготовительных производств в машиностроении, к которым относятся процессы литья под давлением полимеров (PIM), наполненных металлическими (MIM) и керамическими (CIM — Ceramic Injection Molding) порошками. Современный рынок России можно оценить приблизительно в несколько миллиардов рублей в год. В феврале 2014 г. генеральный директор концерна «Калашников» А.Ю. Криворучко заявил [2]: «Мы начнем настраивать MIM-производство в этом году». На рубеже 2017 г. нет публикаций,
а б
Рис. 1. Резьбовые разъемы из коррозионностойкой стали Х18Н9Т: а — комплект литых деталей; б — сборочная единица
Рис. 2. Изделия, изготовленные MIM-методом: а — сегментированное кольцо из стали 316L диаметром 100 мм, массой 20 г и элемент крыла ракеты из стали 17-4PH длиной примерно 150 мм, массой 120 г в спеченном виде и 110 г после обработки (Polymer Technologies Inc. (PTI), США); б — спусковой механизм из титана в состоянии «зеленой» и спеченной детали, произведенный итальянской компанией
Mimest SpA для винтовки AR-15 фирмы Advanced Forming Technology (AFT), США; в — детали аэрокосмических изделий из нержавеющей стали: соединитель (сверху), затвор (справа) и стабилизатор (слева) массой соответственно 5, 3 и 4 г (фирма PTI); г — стальная муфта аэрокосмического двигателя, изготовленная фирмой AFT для компании Rolls Royce; д и е — единичная лопасть и блок лопастей компрессора из жаропрочного сплава IN718 (Maetta Sciences, Pratt and Whitney); ж — ответвитель из сплава Inconel массой 70 г, диаметром 50 мм, заменивший три детали, которые ранее сваривали после механической обработки; з — деталь смесителя топлива дизельного двигателя Lamborghini, изготовленная из нержавеющей стали 17-4РН фирмой Indo-US MIM Tec Pvt. Ltd.
демонстрирующих успехи рынка PIM- и MIM-изделий в России, а отечественный производитель материалов, к сожалению, гордится тем, что оснастку и конструкционные материалы для PIM и MIM заказывает за рубежом [6].
По данным американской MIM-ассоциации (MIMA), в США ежегодный рост MIM-изделий составляет 15...20 % [3]. Крупнейший потребитель такой продукции в Северной Америке — промышленность огнестрельного оружия, на которую приходится более 40 % (по массе) MIM-деталей [7, 8]. По стоимости продаж доля MIM-деталей для огнестрельного оружия также является наибольшей, составляя 25 % и опережая таковые для медицинских изделий и зубных протезов (23 %) и автомобильной индустрии (12 %). Большая часть мелких деталей, таких как элементы безопасности, спусковые механизмы, ударники и даже мощные внутренние детали стрелкового оружия изготовляют с помощью MIM. Экономия на операциях механической обработки и лучшее качество поверхности компенсируют бо-
лее высокие затраты на пресс-формы и оснастку для MIM.
Почти 90 % североамериканских фирм строят работу по одному из стандартов ISO 9000/9001/9002, из них около 25 % компаний ориентированы на соответствие стандарту ISO 14000, некоторые предприятия — на стандарты автомобильной отрасли, но почти 60 % производителей не проявляют никакой инициативы в этом направлении, т. е. продают покупателю не готовую деталь, а точную заготовку. Только некоторые ведущие мировые компании (в том числе Maetta Sciences, Pratt and Whitney, Polimer Technologies Inc. и PCC Advanced Forming Technology) сертифицированы по стандарту AS 9100 В, соответствие которому необходимо производителям деталей для аэрокосмического применения.
Ведущие компании рассматривают сертификацию как отражение своих усилий по дальнейшему продвижению к расширению и приемлемости освоенных MIM-технологий для использования при производстве изделий и деталей из
* ч
Рис. 3. Изделия, изготовленные CIM-методом: а — «изолирующие кольца» массой менее 1 г, длиной 25 мм (слева) и около 40 мм (справа); б — элементы деталей хирургических приборов из циркона диаметром 0,20...3,81 мм, длиной 6,35...12,7 мм; в — деталь аэрокосмического двигателя диаметром 38 мм из диоксида циркония, отличающегося жаропрочностью и химической стойкостью к авиакеросину; г — микрошестеренка и ось из разнородных керамик; д — ротор турбины из нитрида кремния (Fraunhofer IKTS); е — статор турбины из композиционного материала муллит (43 % по объему) + циркон
(57 % по объему) (Oregon State University, США)
новых конструкционных материалов. Так, вице-президент PTI по производству С. Сисн заявил корреспонденту журнала PIM International: «MIM обеспечивает уменьшение массы деталей, увеличение производительности и значительное сокращение затрат по сравнению с конкурирующими технологиями, такими как литье по выплавляемым моделям и механическая обработка. С сертификацией по AS 9100 клиенты из аэрокосмических фирм могут быть уверены в том, что наши MIM-детали и инженерные услуги при условии удовлетворения всех технических требований и спецификаций процесса соответствуют самым жестким стандартам» [4].
На рис. 2 приведены примеры конструкторских решений изделий новой техники и широкого спектра металлических конструкционных материалов, применяемых при их производстве.
Разработанные технологии и навыки работы с металлами уже находят применение на рынках изделий из конструкционных керамик (рис. 3), в том числе при производстве деталей для работы в агрессивных средах, деталей турбин и компрессорных систем, спутников, ракет, огнестрельного оружия, в военных и оборонных приложениях.
Благодаря возможности изготовления изделий сложной формы MIM позволяет выбирать
геометрию, обеспечивающую существенное снижение их массы с допуском по размерам 0,3...0,5 %. Наиболее типичными являются следующие диапазоны массогабаритных характеристик MIM-изделий: масса — от 0,1 до 100 г, длина до 250 мм, толщина стенки — от 0,5 до 6,0 мм. Материалы MIM-деталей допускают широкий спектр пост-обработок: термическую, химическую, механическую, нанесение покрытий (фосфатирование, эмалирование, гальванопокрытия, органические и износостойкие вакуумно-плазменные покрытия), азотирование, борирование и т. д. В настоящее время соревнование между новыми проектами происходит в направлении более крупных размеров деталей.
Новые методы привлекают внимание разработчиков передовой техники в тех отраслях машиностроения, где делается упор на миниатюризацию изделий, использование новых материалов и усложнение конструкции детали (табл. 2).
По статическим данным, MIM все еще находится на ранней стадии развития этого технологически сложного процесса точного формообразования. Современному специалисту необходимо знать, что конструируемые металлические детали могут быть изготовлены и доведены до готового изделия не только традиционными ме-
Таблица2
Характеристики деталей, изготовленных конкурирующими методами
Характеристика
Инжекционное литье порошковых композиций (MIM)
Порошковая металлургия (Powder metallurgy)
Литье под давлением (Die casting)
Литье по выплавляемым моделям (Investment casting)
Механическая обработка (Machining)
Сложность формы
Высокая
Низкая
Высокая Удовлетвори- Высокая
Толщина стенки, мм 0,5...10 1.20 0,8.10 2.20 0,5.100
Шероховатость поверхности В.а, мкм 0,4...2 2.5 5 5 0,2.4
Прочность (%) Высокая (> 96) Удовлетворительная (70) Низкая Удовлетворительная (> 95) Высокая (100)
Плотность, % 95.100 < 95 99.100 99.100 99.100
Масса, г 0,01.300 5.2 500 - 1.1 000 1.10 000
Минимальный допуск, % 0,3.0,5 1,0 - 0,5.1,0 < 0,1
Разнообразие материалов Большое Среднее Небольшое Среднее Большое
Производительность Высокая Высокая Высокая Удовлетворительная Низкая
Себестоимость Средняя Низкая Низкая Средняя Высокая
тодами литья фасонной заготовки и ее последующей обработкой резанием, но и с использованием концепции литья пластмасс [3, 4, 9]. При этом важно понимать и уже на стадии обучения довести до будущего специалиста, что хотя начальная стоимость переработки материалов для PIM больше, чем для традиционных методов заготовительных производств, но и затраты на механическую обработку деталей также очень велики. В результате при высоких размерной точности и классе чистоты поверхностей стоимость производства сложных MIM-изделий обычно примерно в 3 раза меньше, чем у аналогов, изготовленных с применением механической обработки.
В настоящее время литьем под давлением металлических порошков занимаются многие крупные зарубежные фирмы: Bosch, Siemens, Chrysler, Honeywell, Volkswagen, Mercedes-Benz, BMW, Chanel, Apple Computer, Pratt and Whitney, Samsung, Texas Instruments, General Electric, Nokia, Motorola, Rolls Royce, Continental, Stryker, LG, Sony, Philips, Seagate, Toshiba, Ford, General Motors, IBM, Hewlett-Packard, Seiko, Citizen, Swatch и др. [3]. Объем продаж (по стоимости) материалов, используемых для литья, составляет, %: нержавеющие стали — 43, стали — 27, сплавы вольфрама — 8, железо-никелевые сплавы — 7 (в основном магнитные сплавы), титановые сплавы — 4, медные сплавы — 3, сплавы на основе кобальта и хрома — 3, инструментальные стали — 2, никелевые жаропрочные сплавы — 2, сплавы для электроники — 1 (Kovar и Invar).
Особо следует отметить высочайшее качество поверхности литых изделий, соответствующее таковому при чистовом точении (рис. 4, табл. 2), и точность размеров (табл. 3) деталей, позволяющей отправлять их на участок сборки без механической обработки [10].
Рассмотрим подробнее технологию PIM. Новизна, отличающая ее от литья полимеров и традиционных способов литья или формообразования в технологиях порошковой металлургии, заключается в предварительном создании на основе легкоплавкого полимерного связующего и порошка сплава оптимально наполненного технологичного композиционного материала [1, 3]. Последний сначала допускает переработку в фасонную («зеленую») деталь литейным методом (рис. 5, а), а затем демонстрирует пригодность к последовательному удалению компонентов полимерного связующего из литой детали без ее
Таблица 3
Допуски для PIM-изделий
Параметр Значение
Среднее Максимальное
Основные размеры, мм (%) 0,1 (0,3) 0,04 (0,05)
Масса, % 0,4 0,1
Диаметр отверстий, % 0,1 0,04
Расстояние между внут- 0,3 0,1
ренними секциями, %
Углы, град 2 0,1
Отклонение 0,2 0,1
по плоскости, %
Параллельность, % 0,3 0,2
Цилиндричность, % 0,3 0,3
Прямоугольность, % (град) 0,2 (0,3) 0,1 (0,1)
Шероховатость, мкм 0,3 0,01
Плотность, % 1 0,2
разрушения (рис. 5, б) и при значительной объемной усадке изделия выдерживает спекание пористого тела с сохранением геометрической формы детали (рис. 5, б). Конечная металлическая деталь и ее микроструктура формируются в результате спекания пористой фасонной детали, как правило, уже без приложения избыточного давления.
Выбор необходимого порошка и смеси полимеров и изготовление из них композита (фидстока), оптимизируемого для осуществления последующих стадий технологической цепи, — первоочередная задача метода. Чаще всего используют распыленный газом порошок со средней крупностью частиц 10...20 мкм (рис. 6, а). Типичная микроструктура фидстока показана на рис. 6, б. Изготовление фидстока осуществляют специализированные фирмы или сам производитель деталей (см. табл. 1), отвечающие за требуемое качество материала.
Оптимизация состава и выбор режимов смешивания компонентов направлены на достижение максимальной однородности в распределении крупных частиц металлического порошка и предотвращение разделения связующего и наполнителя на стадии литья.
Изделия, изготовляемые новыми способами, получают или на специализированных машинах литья под давлением (рис. 7), или на прессовом оборудовании.
Уникальность показанной на рис. 7 схемы пресса высокого давления в том, что в одной машине совмещены три обязательных этапа подготовки к операции литья. Фидсток в твердом состоянии поступает в бункер (бункеры), откуда через дозирующий питатель передается
в обогреваемый цилиндр, в котором завершаются (реализуются) первый и второй этапы подготовки суспензии. Для перемешивания компонентов внутри рабочего цилиндра применяют шнек (шнеки), с помощью которого материал транспортируется в направлении сопла.
Рис. 4 (начало). Шероховатости М1М-деталей отечественного производства, измеренные с помощью профилометра МагёшТ М 300: а — элементов резьбового разъема
Рис. 4 (окончание). Шероховатости М1М-деталей отечественного производства, измеренные с помощью профилометра МагёиП М 300: б — раздаваемой втулки
ч
Рис. 5. Стальная деталь, изготовленная компанией BASF AG по MIM-технологии: a — «зеленая» деталь; б — после удаления связующего («коричневая» деталь); в — после спекания
а б
Рис. 6. Микрофотографии SEM [3]: а — порошка Inconel 718 производства фирмы Osprey Sandvik (Великобритания); б — типичной смеси порошок-связующее
Рис. 7. Принципиальная схема конструкции пресса высокого давления, используемого
для тиксомолдинга и PIM: 1 — опора; 2 — форма; 3 — порция суспензии с тиксотропными свойствами (Mg-сплавы, Т = 560.630 °С; PIM-суспензии, Т = 100.200 °С); 4 — нагреватели; 5 — бункер исходных материалов (фидстока); 6 — питатель; 7 — аргон (при литье Mg-сплавов); 8 — привод шнека и системы впрыска; 9 — шнек; 10 — обогреваемый цилиндр;
11 — обратный клапан; 12 — сопло
После частичного расплавления образовавшаяся суспензия подвергается интенсивным сдвиговым деформациям в сопле, обеспечивающим приобретение материалом суспензии требуемых тиксотропных свойств до придания ей формы изделия (см. рис. 7, окрашенная в красный цвет порция суспензии).
Формообразование детали (см. рис. 5, а) — третий этап технологической цепи литья «зеленой» детали, осуществляемый в пристыкованной к рабочему цилиндру пресс-форме. Заполнение полости формы проводится поступательным перемещением шнека, используемым для впрыска требуемой порции материала отливки и управления процессами на стадиях заполнения и затвердевания. Этот тип оборудования широко применяют и для тиксолитья (тиксомолдинга) ответственных деталей из
Mg-сплавов, и для литья полимеров, наполненных порошками PIM (MIM, CIM). Следует вновь отметить, что при PIM-процессе плавится только полимерное связующее, объемная доля которого редко превышает 40 %.
Описание литейного этапа процесса приведено на рис. 8. Состояние формуемого металлического материала, не связанное с зарождением и ростом кристаллов, описывается уравнением состояния полимерного связующего, наполненного твердым металлическим порошком (рУТ-диаграмма на рис. 8, а), диаграммой давления в полости формы (рис. 8, б) и профилем температуры пресс-формы (рис. 8, в). Процесс заполнения полости стартует в точке А при высокой скорости впрыска, относительно низком давлении и температуре жидкого фидстока, определяемых молекулярными
Рис. 8. Зависимости, характеризующие стадию формообразования детали в литейной форме: а — рУТ-диаграмма суспензии; б — изменение давления в полости формы; в — изменение температуры формы при формировании «зеленой» детали; £зап — время фазы заполнения формы; tупл — время уплотнения формы;
tвыд — время выдежки; &хл — время охлаждения
характеристиками связующего, объемной долей, свойствами наполнителя и реологическими свойствами расплавленного фидстока. В полости формы давление начинает повышаться в точке В (здесь композит с расплавленным связующим касается первого датчика давления), после чего до практически полного заполнения полости формы давление непрерывно увеличивается. Однако вследствие реологических свойств расплавленного фидстока этот рост относительно невысок и фаза заполнения полости завершается в точке С без какого-либо сжатия суспензии.
Далее начинается процесс уплотнения «зеленой» детали и давление стремительно возрас-
тет до максимального значения в точке Д где управление давлением впрыска переключается на удержание заданного давления для доуплот-нения композиционного материала на достаточно продолжительном участке ДЕ. Этот участок — стадия доуплотнения материала «зеленой» детали, которое осуществляется за счет слабого перетекания жидкой суспензии из литниковой системы, компенсируя усадку связующего, вызываемую быстрым охлаждением пресс-формы и затвердеванием «зеленой» детали. В этой фазе объем фидстока в «зеленой» детали должен быть максимально приближен к объему пресс-формы, а масса детали должна расти.
Компенсация усадки полимера продолжается до тех пор, пока не перемерзнет питатель. Точка Е на представленных кривых завершает фазу уплотнения, и при продолжающемся охлаждении удельный объем полимерного материала не изменяется (см. рис. 8, а, изохорный процесс Е¥). Изохорная фаза формообразования считается особенно важной, так как в этом интервале формируются остаточные напряжения, вызывающие коробление «зеленой» детали. Эта фаза отвечает за размерную точность отливки. Прохождение точки ¥ без изменения геометрии «зеленой» детали имеет решающее значение для повторяемости массы и размеров формуемого изделия. После прохождения точки ¥ отливку изменить нельзя и усадка при охлаждении до температуры окружающей среды не влияет на деталь.
Таким образом, Б и Е, являющиеся важными точками переходных процессов в фидстоке, необходимо контролировать, чтобы оптимизировать протекание фазы уплотнения. Точка Б является точкой переключения со стадии заполнения на уплотнение, и этот момент времени тщательно контролируется.
Своевременный возврат шнека в правильное положение, влияющее на точность следующей порции жидкого фидстока и в значительной степени определяемое его реологическими свойствами, также вносит вклад в качество литого изделия: повторяемость линии АО и особенно отрезка БЕ от одного цикла к другому считается решающим фактором качества всего М1М-процесса.
Специалисты стараются находить причины появления дефектов отливок и способы их
устранения путем сравнения результатов физического и численного моделирования стадии заполнения пресс-формы (штампа) суспензией. Характерные особенности течения концентрированных суспензий, принципиально отличающиеся от течения жидкости Ньютона в традиционном литье, легко прослеживаются на рис. 9. Учет особенностей вязкого течения двухфазных жидкостей, изменяющих свои свойства под воздействием сдвиговых деформаций и теплообмена с формой и требующих особого подхода к управлению процессом, становится базой и частью теоретических основ новых способов литья.
По данным фирмы РТ1, где вся технологическая цепочка, включающая в себя конструирование оснастки, изготовление ее и фидстока, моделирование стадии литья и осуществление всех последующих стадий процесса, реализуется на одном предприятии [4], после того как пресс-форма изготовлена, переход к промышленному производству детали может занимать от 4 до 12 недель в зависимости от проблем подготовки, сложности геометрии и требуемых допусков. Время разработки, как правило, не зависит от выбранного конструктором типа материала детали. Повлиять на этот параметр могут размер и масса детали: чем крупнее деталь, тем больше времени потребуется для де-биндинга (удаления связующего), спекания и термической обработки.
Отсутствие соответствующей научной базы и невысокий уровень инженерной подготовки специалиста могут затянуть начало производства качественной детали на многие месяцы. Для литейщика, ориентированного на произ-
водство изделий из металлов, конструирование формы с ее системами охлаждения и вентиляцией, расчет и моделирование литниково-питающей системы, выбор условий формирования детали особенно значимы и определяются реологическими свойствами формуемых суспензий. Напомним, что в момент заполнения литейной формы материал имеет структуру, показанную на рис. 6, б, где жидкостью является только полимерное связующее.
При решении прикладных технологических задач, таких как литье «зеленой» детали, прежде всего следует рассмотреть обратную проблему: как перейти от измеренных реологических свойств материала, определяющих его свойства в «точке», к предсказанию поведения в макроскопическом масштабе. Общую задачу можно сформулировать следующим образом:
• известны (измерены) реологические свойства материала;
• необходимо найти соотношение между силами и скоростями движения при некоторой произвольной геометрии оснастки, в которой осуществляется течение.
Чтобы правильно приступить к решению прикладных динамических задач в новых технологиях, следует выдерживать последовательность решения, представленную на рис. 10. Блок 1 схемы — кривые течения при сдвиге и соотношения между напряжениями и деформациями в переходных режимах сдвига при различных температурах деформирования. Обязательным является определение предела текучести, времени релаксации и констант материала, характеризующих его чувствительность к скорости сдвига.
Блок 2 отражает аппроксимацию полученных экспериментальных данных подходящими уравнениями состояния, заключающуюся в обобщении полученных результатов на случай трехмерных (3Б) деформаций.
Блок 3 соответствует важному критическому моменту — проверке предложенной реологической модели в условиях экспериментов, отличных от тех, в которых были получены исходные данные, с тем чтобы проверить, насколько реалистичными оказываются предсказания предложенной модели.
Решение граничных задач, представляющее собой конечную цель моделирования любого реального технологического процесса, основано на формулировке системы уравнений, описывающих этот процесс (блок 4). При этом в
Рис. 10. Принципиальная схема, иллюстрирующая последовательность решения прикладных динамических задач
отличие от традиционных подходов использовано сопряжение реологического уравнения состояния с уравнениями сохранения количества движения, массы и энергии (блок 5).
Таким образом, можно сформулировать полную систему уравнений, моделирующих течение материала в любых геометрических и тепловых условиях. В этом принципиальное отличие основ теории литейных процессов в MIM- и тиксотехнологиях от таковых для традиционных металлургов литейных процессов, где применяют сопряжение уравнений сохранения с законами зарождения и роста кристаллов.
Для корректно сформулированных граничных условий осуществляется компьютерное решение с использованием современной вычислительной техники и известных расчетных методов. Отечественные литейщики и металлурги широко используют в своей практической деятельности такие методы. В чем же причина столь заметного отставания?
Две парадигмы технологий литья изделий из металлов. У российских специалистов сложилось твердое убеждение, что затвердевание сплава в полости формы, где материал создаваемой детали переходит из жидкого состояния в твердое, — единственный и, естественно, основной процесс при формировании отливки из металлов. Суть традиционной технологической
парадигмы, четко сформулированная профессором Г.Ф. Баландиным [12], не меняется в современном изложении теории литейных процессов [13-15]: «Плавка металла и затвердевание отливок в подготовленной к заливке жидким металлом литейной форме являются содержанием технологической парадигмы и основными процессами литейного производства».
По мнению Баландина, теория формирования отливки — инструмент, с помощью которого конструктор может создавать технологичные литые детали, а технолог — управлять процессом, выбирая условия литья и проектируя литниково-питающую систему отливок. В центре внимания указанной теории оказались два аспекта затвердевания: тепловой, так как на этой технологической операции от жидкого металла должно быть отведено количество теплоты, эквивалентное накопленному сплавом при его подготовке к заливке, и проблема управления процессами затвердевания для получения отливок с заданным кристаллическим строением. По словам Баландина, «объекты теории формирования отливки — расплавы литейных сплавов и процессы, происходящие в них во время заливки в форму и последующего затвердевания и используемые для решения инженерных задач повышения выхода годного литья и получения отливок с заданными служебными свойствами».
При любом традиционном способе литья формирование кристаллического строения отливки определяется закономерностями самопроизвольного или гетерогенного зародышеоб-разования и кинетическими закономерностями кристаллизации, во всех случаях завершающейся формированием дендритной морфологии зерен первично кристаллизующейся фазы.
На протяжении десятилетий перечисленные выше требования к фасонным заготовкам деталей обеспечивались развитием плавильного оборудования и совершенствованием специальных способов литья. Общими признаками последних служат или заливка и кристаллизация металла в специальных формах в условиях естественной гравитации, или физические процессы, с помощью которых оказывается внешнее воздействие на жидкий и кристаллизующийся металл, помещенный в литейную форму.
В рамках традиционной технологической парадигмы для описания литейной гидравлики использовались и используются только модели жидкости Ньютона или Бингама [14]. Предло-
женная реологическая модель поведения сплава в интервале кристаллизации, известная как модель Баландина-Каширцева, является узкоспециализированной. Она не предназначена для анализа течения и изучения специфических реологических эффектов, которые обязательно проявляются у неньютоновских жидкостей, и поэтому не может стимулировать поиски новых технологических решений, аналогичных PIM-технологиям.
Практическое отсутствие в России PIM-индустрии и опыта новых технологий литья точных деталей из металлов не создало предпосылок для написания соответствующих разделов в учебниках и справочниках для студентов вузов, обучающихся по литейным специальностям и специализациям. Кто же может взять на себя ответственность за освоение PIM в проекте «Новые производственные технологии»? Для освоения в России литейных технологий нового поколения (PIM (MIM, CIM), тиксофор-минг), ориентированных на использование знакомых конструктору отечественных материалов, но в производствах, построенных на реологических моделях тиксотропных жидкостей [16], стала актуальной проблема разработки научных основ этих технологий [3, 7, 17-24]. На наш взгляд, стимулировать такую работу должны конструкторские разработки изделий новой техники, включая оружие и боеприпасы [25], ориентированные на миниатюризацию и использование современных материалов, а для их практической реализации необходимо иметь программу опережающего развития специализированной учебной материально-технической базы в ряде ведущих вузов страны.
Активность лаборатории «Новые способы и технологии литья» МГТУ им. Н.Э. Баумана в приобретении опыта современных технологий литья металлов отражена в публикациях [18-22]. В работах [18, 21] представлена так называемая полная кривая течения, пригодная для описания течения фидстоков, предназначенных для каталитического удаления связующего с учетом перечисленных выше требований. Полученные зависимости используются для разработки отечественного программного продукта.
Зарубежный опыт создания подобного программного продукта отражен в публикациях фирмы Sigma Engineering GmbH [23, 24], которая, будучи подразделением лидера зарубежного мирового рынка в технологии моделирования процессов литья — компании MAGMA
(Германия), пользуется всеми ее разработками (www.magmasoft.de). Применяемые в программном пакете SIGMASOFT (www.sigmasoft.de) методы моделирования процесса оптимизируют производственный процесс инжекцион-ного литья пластмасс, так как построены с учетом реологии полимеров, но на базе новой реологической модели тиксотропных жидкостей — модели CrossWLF + Herschel-Bulkley. В пакете SIGMASOFT объединены трехмерная геометрия деталей и литниковая система с полной геометрией формы в сборе и системой регулирования температуры. Вопросы моделирования MIM активно обсуждаются в журнале PIM International [7].
Ниже перечислены некоторые возможности развития мирового MIM-рынка и информация по различным аспектам его роста в будущем [3].
• Увеличение производства потребительских товаров способствует широкому применению MIM в различных переносных устройствах: от мобильных телефонов до портативных компьютеров. MIM-детали, к которым относятся переключатели, кнопки, петли, шпингалеты и декоративные элементы, малы, сложны и сильно нагружены. Поскольку бо2льшая часть сборки таких устройств осуществляется в Азии, производство таких деталей также мигрировало в эту часть света для уменьшения транспортных расходов.
• Внедрение MIM-технологии в автомобильную промышленность началось с освоения деталей турбокомпрессоров, топливных форсунок, компонентов управления (часов, замков, ручек, рычагов) и толкателей клапанов. Первые MIM-изделия были изготовлены в США для компаний Buick и Chrysler, но затем лидерство перешло в Японию к фирмам Honda и Toyota, выпускающим детали для турбокомпрессоров и клапанов, поступающих от группы объединенных производителей Nippon Piston Rings. Несколько позже свою нишу на рынке двигателей меньших типоразмеров, но с более высокой производительностью, нашли европейские поставщики. В настоящее время существует много проблем, связанных с производством автомобильных деталей, однако большой объем продаж помогает снизить общие расходы и расширить область их применения. Все это позволяет прогнозировать дальнейшее развитие MIM-технологии в автомобильном секторе.
• Появление эндоскопических устройств способствовало более глубокому проникнове-
нию MIM в медицинскую отрасль. Наибольший рост MIM-изделий наблюдается в производстве хирургического инструмента зажимного типа и роботизированных устройств. При этом в стоматологии по-прежнему велик спрос на бреке-ты, в изготовлении которых на сегодняшний день участвуют несколько фирм. Инструменты новой конструкции и ручной инструмент обеспечили специальные возможности микрохирургическим изделиям. Так, MIM переходит от своей сильной исторической позиции в бреке-тах к ручным инструментам и специальным эндодонтическим хирургическим устройствам.
• Первые аэрокосмические детали, созданные с помощью MIM, появились почти 30 лет назад. В настоящее время начинается новая волна роста применения MIM, движимая соображениями стоимости и экономии. В этой области проявляют активность около десятка фирм. Как и в медицинской сфере, объем производства часто невелик — до 10 000 шт./год, но при этом стоимость изделия высока.
• Развитие MIM-деталей для осветительной техники ограничено тугоплавкими металлами и керамиками и тем, что разработки в этой области находятся в руках большой тройки — Syl-vania, Philips и General Electric. Жизнеспособность такой продукции вызывает большие сомнения из-за наличия конкурирующих светодиодных (LED) устройств. Разработаны также MIM-кронштейны из меди, но их стоимость, вероятно, будет велика. При этом огромный интерес потребителей к микро-MIM может изменить ситуацию.
ARC Group Worldwide, Inc. концентрирует внимание инженерного сообщества США на революционных технологиях литья [8]. ARCMIM — объединенные MIM-фирмы, ставшие в 2012 г. подразделением ARC Group Worldwide, Inc., — относительно новое имя среди MIM-производителей. Advanced Forming Technology, Inc. (AFT Колорадо), FloMet LLC, (обе расположены в США) и AFT Hungary Kft. (AFT Венгрия), являющиеся тремя крупными производителями MIM-изделий, делают ARCMIM одним из самых больших поставщиков MIM-изделий в мире [8]. Основные производственные группы производят литьем точные фасонные заготовки, фланцевые изделия, гарнитуру, детали радиоаппаратуры. Специалисты ARC Group Worldwide полагают, что благодаря непрерывному внедрению ав-
Рис. 12. М1М-детали, подготовленные для дебиндинга и спекания (фирма FloMet)
томатизации, робототехники, искусственного интеллекта, 3Б-прототипирования и аддитивных технологий производство в значительной степени снова станет локальным бизнесом в США. Не исключается также дальнейшее расширение группы ARC путем присоединения других фирм. В апреле 2014 г. AFT объявила о приобретении Advance Tooling Concepts, LLC (ATC) и Thixoforming LLC. ATC — ведущая американская компания в области литья под давлением пластмасс со специализацией на медицинской продукции, электронике, потребительских товарах и изделиях оборонной промышленности, а Thixoforming — один из глав-
ных поставщиков деталей из магниевых сплавов. Добавление технологии 3БМТ к бизнес-модели фирмы было стратегическим шагом, чтобы обеспечить конкурентоспособные преимущества для клиентской базы ARCMIM. Технологии, возможности и ресурсы 3БМТ дают клиентам возможность вывести их изделия на рынок первыми. На рис. 11-13 представлена организации новых литейных производств в некоторых подразделениях ARCMIM.
ARCMIM придает большое значение качеству изделий для космического рынка. Уже производятся втулки, скобы, лопатки компрессоров, роторы, разъемы и другие детали, а недавно изго-
Рис. 13. Печь для спекания компании AFT Венгрия
товленное М1М-изделие стало неотъемлемой частью ракетной двигательной установки, запущенной в космос. Особое внимание компания уделяет аддитивным технологиям.
Выводы
1. Приведенная информация позволяет найти новые источники роста отечественной оборонной и гражданской промышленности путем перехода от существующей концепции высокоско-
Литература
ростной механической обработки металлургических полуфабрикатов к широкомасштабному производству точных заготовок фасонных деталей из металлов и керамик с помощью современных технологий формообразования.
2. Применение рассмотренных технологий позволит по-новому посмотреть на вопросы технологичности широкого круга деталей, используемых в разных отраслях отечественного машиностроения, а также существенно расширит набор эффективных конструкторско-техно-логических решений при производстве перспективных образцов техники.
3. Внедрение рассмотренных технологий потребует тесного сотрудничества промышленных предприятий, отраслевых институтов и вузов для совместного решения всего комплекса проблем: от подготовки кадров, обладающих необходимым набором междисциплинарных знаний, до производства как самих металлических и керамических деталей, так и основного технологического оборудования для реализации рассматриваемых технологий.
Представляя читателю информацию, привлекающую внимание к новым точкам роста различных отраслей машиностроения, приглашаем специалистов оценить задачи и рубежи технологической и конструкторской подготовки выпускника вуза машиностроительного профиля в соответствии с современным уровнем развития литейных технологий.
[1] Williams N. Firearms: US slowdown fails to dampen optimism. URL:
http://www.pim-international.com/wp-content/uploads/sites/2/2016/04/PIM-International-December-2014-SP.pdf (дата обращения 15 декабря 2016).
[2] Williams N. Metal Injection Moulding in the firearms industry: A global perspective. PIM In-
ternational, 2014, vol. 8(4), pp. 31-47.
[3] Handbook of metal injection molding. Ed. Heaney D.F. Woodhead Publishing Limited, 2012.
601 p.
[4] Polymer Technologies Inc. looks to the aerospace industry for new PIM applications. PIM In-
ternational, 2013, vol. 7(1), pp. 45-51.
[5] Грибовский П.О. Горячее литье керамических изделий. Москва, Госэнергоиздат, 1956.
400 с.
[6] URL: http://www.sinter-sp.ru/index.php/ru/kliewtam (дата обращения 15 марта 2016).
[7] Whittaker D. PIM at Euro PM2014: Emerging applications, material developments and ad-
vances in process modelling. PIM International, 2014, vol. 8, no. 4, pp. 61-71.
[8] Williams N. ARC Group Worldwide, Inc.: A global leader in MIM embraces the Additive
Manufacturing revolution. PIM International, 2014, vol. 8, no. 2, pp. 47-55.
[9] Пархоменко А.В., Амосов А.П., Самборук А.Р., Игнатов С.В., Костин Д.В., Шультимо-
ва А.С. Разработка отечественного порошкового гранулята со связующим на основе полиформальдегида для МИМ-технологии. Известия высших учебных заведений. Порошковая металлургия и функциональные покрытия, 2013, № 4, с. 8-13.
[10] Куцбах А.А., Семенов Б.И. Импортозамещающая технология изготовления литьем (PIM) тонкостенной стальной раздаваемой втулки для разъемных соединений композитных панелей. Вооружение, военная техника и боеприпасы. Форум лучших студентов технических вузов России. Сб. науч. ст. Ч. 2. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015, с. 176-181.
[11] Raymond V. Metal Injection Molding Development: Modeling and Numerical Simulation of Injection with Experimental Validation. University De Montreal, 2012. 122 p.
[12] Баландин Г.Ф. Теория формирования отливки: основы тепловой теории. Затвердевание и охлаждение отливки. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998. 360 с.
[13] Пикунов М.В. Плавка металлов, кристаллизация сплавов, затвердевание отливок. Москва, МИСиС, 2005. 416 с.
[14] Чуркин Б.С. Теория литейных процессов. Екатеринбург, РГППУ, 2006. 454 с.
[15] Гини Э.Ч., Зарубин А.М., Рыбкин В.А. Специальные технологии литья. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. 367 с.
[16] Малкин А.Я., Исаев А.И. Реология: концепции, методы, приложения. Санкт-Петербург, Профессия, 2010. 560 с.
[17] Семенов Б.И., Куштаров К.М. Производство изделий из металла в твердожидком состоянии. Новые промышленные технологии. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. 223 с.
[18] Муранов А.Н., Семенов А.Б., Семенов Б.И. Неньютоновское течение суспензий, используемых при инжекционном литье металлических изделий сложной геометрии. Механика композиционных материалов и конструкций, сложных и гетерогенных сред. Сб. матер. Всерос. конф., Москва, ИПРИМ РАН, 2015, с. 638-639.
[19] Семенов А.Б., Гавриленко А.Э., Семенов Б.И. Порошковые технологии синтеза сложных фасонных деталей из суперсплавов: АМ и/или PIM (зарубежный и отечественный опыт). Аддитивные технологии: настоящее и будущее. Сб. тр. II Междунар. конф., Ч. 4. Москва, ФГУП ВИАМ, 2016. URL: http://conf.viam.ru/conf/192/proceedings.
[20] Семенов А.Б., Гавриленко А.Э., Семенов Б.И. Литейные технологии нового поколения, их освоение и развитие в России. Ч. 1. У истоков новой технологической парадигмы. Технология металлов, 2016, № 4, с. 13-25.
[21] Семенов А.Б., Муранов А.Н., Семенов Б.И. Литейные технологии нового поколения, их освоение и развитие в России. Ч. 2. Физическая природа и особенности моделей материалов с тиксотропными свойствами. Технология металлов, 2016, № 8, с. 8-17.
[22] Каблов Е.Н., Евгенов А.Г., Оспенникова О.Г., Семенов Б.И., Семенов А.Б., Королев В.А. Металлопорошковые композиции жаропрочного сплава ЭП648 производства ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ в технологиях селективного лазерного сплавления, лазерной газопорошковой наплавки и высокоточного литья полимеров, наполненных металлическими порошками. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2016, № 9, с. 62-80.
[23] Thornagel M. Injection molding simulation: New Developments offer rewards for the PIM industry. PIM International, 2012, vol. 6, no. 1, pp. 65-68.
[24] Thornagel M. MIM-simulation: A virtual study on phase separation. Proceedings of EURO PM2009, Copenhagen, European Powder Metallurgy Association, 2009, pp. 135-140.
[25] Williams N. Metal Injection Moulding in the firearms industry: A global perspective. PIM International, 2014, vol. 8, no. 4, pp. 31-47.
References
[1] Williams N. Firearms: US slowdown fails to dampen optimism. Available at:
http://www.pim-international.com/wp-content/uploads/sites/2/2016/04/PIM-International-December-2014-SP.pdf (accessed 15 December 2016).
[2] Williams N. Metal Injection Moulding in the firearms industry: A global perspective. PIM In-
ternational, 2014, vol. 8(4), pp. 31-47.
[3] Handbook of metal injection molding. Ed. Heaney D.F. Woodhead Publishing Limited, 2012.
601 p.
[4] Polymer Technologies Inc. looks to the aerospace industry for new PIM applications. PIM In-
ternational, 2013, vol. 7(1), pp. 45-51.
[5] Gribovskii P.O. Goriachee lit'e keramicheskikh izdelii [Hot casting of ceramic products].
Moscow, Gosenergoizdat publ., 1956. 400 p.
[6] Available at: http://www.sinter-sp.ru/index.php/ru/kliewtam (accessed 15 March 2016).
[7] Whittaker D. PIM at Euro PM2014: Emerging applications, material developments and ad-
vances in process modelling. PIM International, 2014, vol. 8, no. 4, pp. 61-71.
[8] Williams N: ARC Group Worldwide, Inc.: A global leader in MIM embraces the Additive
Manufacturing revolution. PIM International, 2014, vol. 8, no. 2, pp. 47-55.
[9] Parkhomenko A.V., Amosov A.P., Samboruk A.R., Ignatov S.V., Kostin D.V., Shul'timo-
va A.S. Razrabotka otechestvennogo poroshkovogo granuliata so sviazuiushchim na osnove poliformal'degida dlia MIM-tekhnologii [The development of the domestic powder granules with a binder on the basis of the due for MIM technology]. Izvestiia vysshikh uchebnykh zavedenii. Poroshkovaia metallurgiia i funktsional'nye pokrytiia [Russian Journal of Non-Ferrous Metals]. 2013, no. 4, pp. 8-13.
[10] Kutsbakh A.A., Semenov B.I. Importozameshchaiushchaia tekhnologiia izgotovleniia lit'em (PIM) tonkostennoi stal'noi razdavaemoi vtulki dlia raz"emnykh soedinenii kompozitnykh panelei [Import-substituting production technology molding (PIM) made of thin-walled steel sleeve for detachable joints of composite panels]. Vooruzhenie, voennaia tekhnika i boepripasy. Sbornik nauchnykh statei Forum luchshikh studentov tekhnicheskikh vuzov Ros-sii [Weapons, military equipment and ammunition. Collection of scientific articles, the Forum, the best students of technical universities of Russia]. Pt. 2. Moscow, Bauman Press, 2015, pp. 176-181
[11] Raymond V. Metal Injection Molding Development: Modeling and Numerical Simulation of Injection with Experimental Validation. University De Montreal, 2012. 122 p.
[12] Balandin G.F. Teoriia formirovaniia otlivki: osnovy teplovoi teorii. Zatverdevanie i okhla-zhdenie otlivki [The theory of the formation of casting: the basics of heat theory. Solidification and cooling of castings]. Moscow, Bauman Press, 1998. 360 p.
[13] Pikunov M.V. Plavka metallov, kristallizatsiia splavov, zatverdevanie otlivok [Melting of metals, solidification of alloys, solidification of castings]. Moscow, MISiS publ., 2005. 416 p.
[14] Churkin B.S. Teoriia liteinykh protsessov [The theory of foundry processes]. Ekaterinburg, RGPPU publ., 2006. 454 p.
[15] Gini E.Ch., Zarubin A.M., Rybkin V.A. Spetsial'nye tekhnologii lit'ia [Special molding technology]. Moscow, Bauman Press, 2010. 367 p.
[16] Malkin A.Ia., Isaev A.I. Reologiia: kontseptsii, metody, prilozheniia [Rheology: concepts, methods, and applications]. Sankt-Peterburg, Professiia publ., 2010. 560 p.
[17] Semenov B.I., Kushtarov K.M. Proizvodstvo izdelii iz metalla v tverdozhidkom sostoianii. Novye promyshlennye tekhnologii [Manufacture of metal products in solid-liquid state. New industrial technologies]. Moscow, Bauman Press, 2010. 223 p.
[18] Muranov A.N., Semenov A.B., Semenov B.I. Nen'iutonovskoe techenie suspenzii, ispol'zuemykh pri inzhektsionnom lit'e metallicheskikh izdelii slozhnoi geometrii [Non-Newtonian flow of suspensions used in injection casting of metal products of complex geometry]. Mekhanika kompozitsionnykh materialov i konstruktsii, slozhnykh i geterogennykh sred. Sbornik materialov Vserossiiskoi konferentsii [Mechanics of composite materials and structures, complex and heterogeneous environments. The collection of materials of All-Russian conference]. Moscow, IPRIM RAN publ., 2015, pp. 638-639.
[19] Semenov A.B., Gavrilenko A.E., Semenov B.I. Poroshkovye tekhnologii sinteza slozhnykh fasonnykh detalei iz supersplavov: AM i/ili PIM (zarubezhnyi i otechestvennyi opyt) [Powder synthesis technology of complex shaped parts made of superalloys: AM and/or PIM (foreign and domestic experience)]. Kruglye stoly, konferentsii, seminary: sbornik trudov 2 mezhdunarodnoi konferentsii «Additivnye tekhnologii: nastoiashchee i budushchee» 16 marta 2016 [Round tables, conferences, workshops: proceedings of the 2 international conference «Additive technology: present and future»]. Pt. 4. Moscow, FGUP VIAM publ., URL: http://conf.viam.ru/conf/192/proceedings.
[20] Semenov A.B., Gavrilenko A.E., Semenov B.I. Liteinye tekhnologii novogo pokoleniia, ikh osvoenie i razvitie v Rossii. Ch. 1. U istokov novoi tekhnologicheskoi paradigm [Casting
technologies of new generation, their adoption and development in Russia. Part 1. At origins of new technological paradigm]. Tekhnologiia metallov [Technologiya Metallov]. 2016, no. 4, pp. 13-25.
[21] Semenov A.B., Muranov A.N., Semenov B.I. Liteinye tekhnologii novogo pokoleniia, ikh osvoenie i razvitie v Rossii. Ch. 2. Fizicheskaia priroda i osobennosti modelei materialov s tiksotropnymi svoistvami [New generation casting technologies, their mastering and development in Russia. P. 2-1. Physical nature and features of models of materials with thixo-tropic properties]. Tekhnologiia metallov [Technologiya Metallov]. 2016, no. 8, pp. 8-17.
[22] Kablov E.N., Evgenov A.G., Ospennikova O.G., Semenov B.I., Semenov A.B., Korolev V.A. Metalloporoshkovye kompozitsii zharoprochnogo splava EP648 proizvodstva FGUP «VIAM» GNTs RF v tekhnologiiakh selektivnogo lazernogo splavleniia, lazernoi gazopo-roshkovoi naplavki i vysokotochnogo lit'ia polimerov, napolnennykh metallicheskimi po-roshkami [Metal Power Compositions for the EP648 Heat Resistant Alloy Manufactured by All-Russian Research Institute for Aircraft Materials VIAM for Selective Laser Melting, Laser Metal Deposition and Metal Injection Molding Technologies]. Izvestiia vysshikh uchebnykh zavedenii. Mashinostroenie [Proceedings of Higher Educational Institutions. Machine Building]. 2016, no. 9, pp. 62-80.
[23] Thornagel M. Injection molding simulation: New Developments offer rewards for the PIM industry. PIM International, 2012, vol. 6, no. 1, pp. 65-68.
[24] Thornagel M. MIM-simulation: A virtual study on phase separation. Proceedings of EURO PM2009, Copenhagen, European Powder Metallurgy Association, 2009, pp. 135-140.
[25] Williams N. Metal Injection Moulding in the firearms industry: A global perspective. PIM International, 2014, vol. 8, no. 4, pp. 31-47.
Информация об авторах
СЕМЕНОВ Алексей Борисович (Москва) — кандидат технических наук, доцент кафедры «Литейные технологии». МГТУ им. Н.Э. Баумана (105005, Москва, Российская Федерация, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1, e-mail: [email protected]).
СЕМЕНОВ Борис Иванович (Москва) — доктор технических наук, зам. зав. кафедрой «Ракетно-космические композитные конструкции». МГТУ им. Н.Э. Баумана (105005, Москва, Российская Федерация, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1, e-mail: [email protected]).
Статья поступила в редакцию 06.02.2017
Information about the authors
SEMENOV Aleksey Borisovich (Moscow) — Candidate of Science (Eng.), Associate Professor, Cast Technology Department. Bauman Moscow State Technical University (105005, Moscow, Russian Federation, 2nd Baumanskaya St., Bldg. 5, Block 1, e-mail: [email protected]).
SEMENOV Boris Ivanovich (Moscow) — Doctor of Science (Eng.), Deputy Head, Space-Rocket Composite Design Department. Bauman Moscow State Technical University (105005, Moscow, Russian Federation, 2nd Baumanskaya St., Bldg. 5, Block 1, e-mail: [email protected]).
