Наведено дослідження впливу поверхневих мікрохолодильників на формування газової пористості у поверхневому шарі алюмінієвих виливків. Встановлено, що газова пористість мікрохолодильників поширюється до глибини 0,4 мм. Показано, що мікрохолодильники є ефективний засіб усунення локальної негерметичності у виливках. Використання поверхневих мікрохолодильників у великосерійному виробництві алюмінієвих виливків газової апаратури за умов лиття під тиском дозволило збільшити вихід герметичних виливків на 34 %.

Предложен способ охлаждения отливок в литейной форме с применением псевдоожиженного слоя. Приведены результаты экспериментов, показывающие эффективность применения данного способа для охлаждения отливок, изготавливаемых в вакуумируемых формах.

Рассмотрены структура, результаты исследований и технологических разработок по регулированию скорости охлаждения отливок. В развитие темы об ускоренном охлаждении и вызванном им упрочнении отливок, а также на основе полученного опыта использования текучести песка как подвижной среды вокруг отливки, выполняются исследования по проектированию легковесных ячеистых отливок как сберегающих металл конструкций. Взаимосвязь работ служит примером поэтапного совершенствования процессов точного литья.

Литейное производство служит одним из лучших примеров ресурсоэффективности, поскольку отливки практически полностью доступны для переработки по окончании эксплуатационного цикла путем переплавки при производстве новых. В разрезе тематики повышения ресурсоэффективности производства описаны новые способы литья, сыпучие низкотемпературные и огнеупорные материалы для регулирования охлаждения отливок. Исследования выполнены под руководством проф. О. И. Шинского в ходе выполнения научной тематики ФТИМС НАН Украины. Процессы регулирования в широких пределах охлаждения отливки в песчаной форме позволяют как оптимально сокращать время охлаждения отливки в форме, так и влиять на формирование структуры металла. В первом случае создаются основания уменьшения длины конвейерной ветки формовочно-заливочных линий, на которой охлаждают отливки в формах, или площадей под формы на заливочном плацу, а также для комплектации литейных роторно-конвейерных комплексов соразмерными по величине роторными модулями, на которых выполняют операции формовки, заливки и охлаждения отливок, приведя их к примерно одинаковой длительности. Во втором случае увеличение скорости кристаллизации и охлаждения отливки имеет пределы, превышение которых может привести к ухудшению служебных свойств металла, в частности, для графитизированных чугунов. Поэтому привлечены процессы термообработки металлов и показаны примеры взаимного дополнения процессов литья и термообработки металла. Для отливок из чугуна предложены способы литья в сочетании с изотермической закалкой отливок. Применение для такой закалки твердо-газовых дисперсных сред (в отличие от традиционных жидких) повышает экологические условия производства. А охлаждение отливок, вплоть до их закалки, при помощи криотехнологии с плавлением льда, испарением воды и конденсацией пара в контакте со льдом приближают процесс производства к природоподобным технологиям.

У ливарному виробництві у розвиток способів регульованого охолодження виливків після затвердіння їх у піщаній формі запропоновано поєднання лиття з термообробкою (ТО), яке можна назвати ЛТО-процесом. Розглянуто умови застосування ЛТО-процесу для виливків із залізовуглецевих сплавів із середнім та високим вмістом вуглецю. ФТІМС НАН України за 2018 - 2019 рр. одержано низку патентів України на способи взаємодоповнення лиття і ТО як різновидів ЛТО-процесу, в яких як ТО використано ізотермічне гартування виливків. Найбільш зручний для ЛТО процес лиття в піщаних вакуумованих формах, пісок з яких легко висипається після припинення вакуумування, не перешкоджаючи видаленню гарячого виливка з форми. Для випадків прилипання ливарної фарби до поверхні виливка, піщаних залишків або місцевих зон пригару, особливо для крупних виливків, запропоновано спосіб гартування шляхом подачі на гарячий виливок повітряно-піщаної суміші, як у разі піскоструминної обробки. Виконано стислий огляд низки робіт, опублікованих за останні роки, про вплив змінних технологічних характеристик, механічних властивостей, мікроструктури на процес виготовлення двофазного високоміцного чавуну (ВЧ) типу ADI. У даний час відзначено суттєве зростання досліджень і розробок у всьому світі, присвячених одержанню двофазних і багатофазних мікро- і макронеоднорідних структур, що містять ферит, аусферит, бейніт, мартенсит, карбіди, карбонітриди, інтерметаліди та їх поєднання. Завдяки цьому поліпшують властивості відомих залізовуглецевих сплавів, що піддаються ізотермічному гартуванню за традиційними схемами. Ізотермічно загартований чавун ADI з можливістю регульованого введення вільного (проевтектоїдного) фериту в металеву матрицю надає змогу підвищити оброблюваність виливків, що надає підстави для включення технології ТО такого ADI до складу ЛТО-процесу поряд з іншими відомими методами ТО.

У ливарному виробництві у розвиток способів регульованого охолодження виливків після затвердіння їх у піщаній формі запропоновано поєднання лиття з термообробкою (ТО), яке можна назвати ЛТО-процесом. Розглянуто умови застосування ЛТО-процесу для виливків із залізовуглецевих сплавів із середнім та високим вмістом вуглецю. ФТІМС НАН України за 2018 - 2019 рр. одержано низку патентів України на способи взаємодоповнення лиття і ТО як різновидів ЛТО-процесу, в яких як ТО використано ізотермічне гартування виливків. Найбільш зручний для ЛТО процес лиття в піщаних вакуумованих формах, пісок з яких легко висипається після припинення вакуумування, не перешкоджаючи видаленню гарячого виливка з форми. Для випадків прилипання ливарної фарби до поверхні виливка, піщаних залишків або місцевих зон пригару, особливо для крупних виливків, запропоновано спосіб гартування шляхом подачі на гарячий виливок повітряно-піщаної суміші, як у разі піскоструминної обробки. Виконано стислий огляд низки робіт, опублікованих за останні роки, про вплив змінних технологічних характеристик, механічних властивостей, мікроструктури на процес виготовлення двофазного високоміцного чавуну (ВЧ) типу ADI. У даний час відзначено суттєве зростання досліджень і розробок у всьому світі, присвячених одержанню двофазних і багатофазних мікро- і макронеоднорідних структур, що містять ферит, аусферит, бейніт, мартенсит, карбіди, карбонітриди, інтерметаліди та їх поєднання. Завдяки цьому поліпшують властивості відомих залізовуглецевих сплавів, що піддаються ізотермічному гартуванню за традиційними схемами. Ізотермічно загартований чавун ADI з можливістю регульованого введення вільного (проевтектоїдного) фериту в металеву матрицю надає змогу підвищити оброблюваність виливків, що надає підстави для включення технології ТО такого ADI до складу ЛТО-процесу поряд з іншими відомими методами ТО.

Мета роботи - вивчення впливу зонального охолодження, тобто різних охолоджувальних засобів, що прискорюють тепловідвід, на швидкість затвердіння в місцевих потовщеннях (бобишках). Застосовано стандартні методики визначення зонального охолодження, швидкості затвердіння, щільності металу. Для проведення експериментів розроблено оснащення, що надає можливість заповнювати дослідні зразки з двох металопроводів. Як досліджуваний сплав використовувався АК7ч, як найбільш поширений для лиття під низьким тиском. Як охолоджувальні засоби місцевих потовщень використовувалися вкладиші з міді, а також сталеві водоохолоджувані вкладиші. Контроль щільності одержуваних виливків здійснювався за твердістю, яка вимірюється методом Брінелля. Виявлено залежності впливу зонального охолодження на швидкість затвердіння місцевого потовщення, яка визначається за щільністю структури металу залежно від охолодження як мідними вставками, так і водою. Отримали подальший розвиток уявлення про вплив зонального водяного охолодження при литті під низьким тиском на зниження усадочних дефектів у потовщеннях виливка та зменшенні часу витримки металу під тиском. Результати досліджень показали, що використання зонального охолодження місцевих потовщень виливка на всіх досліджуваних товщинах сприяє збільшенню твердості. Створення спрямованого затвердіння та зменшення часу витримки виливків у кокілі сприяють збільшенню продуктивності, що так само відіграє важливу роль у ливарному виробництві. Використання зонального водяного охолодження при литті під низьким тиском деталі "корпус фільтра" на установці мод. У95А надало виключити усадкові рихлоти в місцевому потовщенні та зменшити час витримки виливка під тиском, що своєю чергою надало можливість збільшити продуктивність установки.

Розкрито проблеми підвищення ефективності моделювання термічних процесів охолодження ливарного виробництва шляхом розроблення на основі індуктивного підходу комп'ютерної технології підтримки рішень ливарника в процесі виготовлення виливків. Сформульовано задачі, що виникають при формуванні та охолодженні виливка як задачі структурно-параметричної ідентифікації та запропоновано послідовність етапів для розв'язання цих задач на основі комбінаторного алгоритму МГУА. За допомогою комбінаторного алгоритму МГУА вперше побудовано моделі залежності температури охолодження чавунного виливка у ливарній формі від режимів роботи установки з піщаним наповнювачем, а також залежності фізико-механічних властивостей виливка високоміцного чавуну від хімічного складу розплаву. Для покращення точності визначення хімічного складу розплаву шляхом порівняння функцій, що описують процес охолодження з еталонами, вдосконалено метод визначення близькості цих функцій при охолодженні литої проби, який відрізняється від відомих методів порівнянням значень температури охолодження тільки в характеристичних точках функцій, які описують процес охолодження. Розроблено комп'ютерну технологію моделювання процесів охолодження металевих ливарних виробів, яка відрізняється наявністю бази даних металів і сплавів, засобів автоматизованого розв'язання трьох вказаних вище задач, а також аналізу та фільтрації кривих охолодження, що дозволяє підвищити ефективність супроводу рішень ливарника у процесі виготовлення виливків.