<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Science intensive technologies in mechanical engineering</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Science intensive technologies in mechanical engineering</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Наукоёмкие технологии в машиностроении</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">2223-4608</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">73573</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.30987/2223-4608-2024-3-6</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Материаловедение в машиностроении</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>Materials science in mechanical engineering</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Материаловедение в машиностроении</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">Strength control of grey cast iron by electrographic method</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Контроль прочности серого чугуна электрографическим способом</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0009-0002-2839-2045</contrib-id>
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Миненко</surname>
       <given-names>Георгий Николаевич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Minenko</surname>
       <given-names>Georgy Nikolaevich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Ресурсный центр отраслевого машиностроения Московской области</institution>
     <city>Люберцы</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Ресурсный центр отраслевого машиностроения Московской области</institution>
     <city>Люберцы</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <pub-date publication-format="print" date-type="pub" iso-8601-date="2024-01-30T07:03:20+03:00">
    <day>30</day>
    <month>01</month>
    <year>2024</year>
   </pub-date>
   <pub-date publication-format="electronic" date-type="pub" iso-8601-date="2024-01-30T07:03:20+03:00">
    <day>30</day>
    <month>01</month>
    <year>2024</year>
   </pub-date>
   <volume>2024</volume>
   <issue>1</issue>
   <fpage>3</fpage>
   <lpage>6</lpage>
   <history>
    <date date-type="received" iso-8601-date="2023-11-04T00:00:00+03:00">
     <day>04</day>
     <month>11</month>
     <year>2023</year>
    </date>
    <date date-type="accepted" iso-8601-date="2023-11-27T00:00:00+03:00">
     <day>27</day>
     <month>11</month>
     <year>2023</year>
    </date>
   </history>
   <self-uri xlink:href="https://zh-szf.ru/en/nauka/article/73573/view">https://zh-szf.ru/en/nauka/article/73573/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Представлена методика опытов на экспериментальной установке по определению величин электрического сопротивления в процессе кристаллизации чугуна. Дана схема экспериментальной установки, в которой для определения величины удельного электрического сопротивления кристаллизующегося чугуна использована измерительная схема на основе мостовой схемы метода Уитстона. Фиксирование результатов измерений во времени позволило построить графическую зависимость изменения значений удельного электрического сопротивления в процессе кристаллизации серого чугуна. Приведены экспериментальные данные изменения значений удельной электропроводности образца серого чугуна в процессе кристаллизации и их связи с величиной переохлаждения расплава этого сплава. Полученная зависимость дала возможность выявить на кривой изменения величины удельного электрического сопротивления в процесс охлаждения чугунного образца участки, связанные с переохлаждением расплава чугуна. Соотношение начальных и конечных величин удельного электрического сопротивления периода переохлаждения чугуна позволило вычислить значения относительного удельного электрического сопротивления. Измерения прочностных свойств чугунов показали, что они функционально связаны со значением относительного удельного электрического сопротивления серого чугуна, определяемого величиной переохлаждения расплава чугуна.  Использование данного метода позволит прогнозировать прочностные свойства серого чугуна и даст возможность снизить величину брака отливок по механическим свойствам, что повысит рентабельность литейного производства.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>The experimental procedure carried out on a test installation to determine the electrical resistance value in the process of crystallization of cast iron is presented. A scheme of a test installation using a measuring circuit based on the Wheatstone bridge circuit to determine the electrical resistance value of crystallized cast iron is given. Recording measured data over time allowed constructing a graphical dependence of the change in the values of specific electrical resistance during the crystallization of gray cast iron. Experimental data on changes in the values of the specific electrical conductivity of a sample of gray cast iron during crystallization and their relationship to the amount of supercooling of the melt of this alloy are presented.  The obtained dependence made it possible to identify on the curve of specific electrical resistivity change under supercooling of cast-iron test sample those areas, which were exposed to the cast-iron melt supercooling. The ratio of the initial and final values of the electrical resistivity under supercooling of cast iron allowed calculating the values of the relative electrical resistivity.  Measurements of cast iron strength have shown that they are functionally related to the value of the relative electrical resistivity of gray cast iron, determined by the degree of supercooling of the cast iron melt. The use of this method will make it possible to predict gray cast iron strength and will allow reducing the amount of castings defective in terms of mechanical properties and at the same time increasing foundry production profitability.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>технологический процесс</kwd>
    <kwd>серый чугун</kwd>
    <kwd>кристаллизация</kwd>
    <kwd>электрическое сопротивление</kwd>
    <kwd>величина переохлаждения</kwd>
    <kwd>относительное электросопротивление</kwd>
    <kwd>электрографический способ</kwd>
    <kwd>прочностные свойства чугуна</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>technological process</kwd>
    <kwd>grey cast iron</kwd>
    <kwd>crystallization</kwd>
    <kwd>electrical resistance</kwd>
    <kwd>supercooling value</kwd>
    <kwd>relative electrical resistivity</kwd>
    <kwd>elec-trographic method</kwd>
    <kwd>cast iron strength</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p>Технологические процессы получения серого чугуна имеют особенности связанные с тем, что химический состав этих чугунов рекомендуется при нормировании величин их прочности [1]. Прочность серого чугуна определяет марку, поэтому особенную актуальность приобретает решение вопроса контроля прочностных свойств чугуна, находящегося ещё в жидком состоянии.При заданной температуре металлического расплава литейного сплава значение его электрического сопротивления Ɍ, используя определение [2, 3], можно описать уравнением: R = f (R1 R2 R3), где R1 ‒ электрическое сопротивление примесей в сплаве; R2 ‒ электрическое сопротивления центров кристаллизации; R3 ‒ электрическое сопротивление при заданной температуре.  Для определения величин электросопротивления R расплава чугуна использовали мостовую схему метода Уитстона [4]. Экспериментальная установка позволяла измерять величину R при переходе образца серого чугуна из жидкого в твёрдое состояние с точностью измерения 0,650 %. Данная установка с образцами чугуна диаметром 30 мм (рис. 1) Установка состоит из: 1 – нижняя литейная полуформа; 2 – измерительная ячейка, выполненная из стержневой смеси; 3 – полость литейной формы для образца чугуна с диаметром 30 мм; 4 – стояк формы с чашей; 5 – полость литейной формы для вторых образцов серого чугуна;        6 – верхняя литейная полуформа. Для подвода к полости образца переменного электрического поля Uпер от звукового генератора (ЗГ-17) 7 использовали вольфрамовые электроды диаметром 8,0 мм. Со второй пары вольфрамовых электродов диаметром6,0 мм марки ВА измеряемое напряжение Uизм с мостовой схемы 8 передавалось на потенциометр с автоматической записью показаний. Для определения температуры заливки чугуна в литейную форму применяли вольфрам-рениевую термопару 9 типа ВР-5/20.Постоянную значений измерительной ячейки K потенциальных электродов 8 определяли по отношению расстояния между измерительными электродами Lизм (внутренние электроды ячейки с Uизм) и величины площади продольного сечения электродов S, т. е. K = Lизм.S                             (1) Значения K при измерениях с помощью использованного датчика величин электрического сопротивления R металлического расплава в испытываемых образцах чугуна были одинаковы. Величину R рассчитывали по формуле:                                                                   R = RнRKr  ,                        (2) где Rн – величина нормального сопротивления в мостовой схеме; Rк – значение сопротивления в мостовой схеме в момент компенсации величины Uизм; r – сопротивление постоянного плеча мостовой схемы. Результаты экспериментов выявили, что во временном интервале от  τ 1 до τ2 (рис. 2) наблюдается период переохлаждения чугуна, который характеризуется величиной  электросопротивления Rпер сплава. Значение Rпер определяется разностью величин R1 и R2 и зависит от степени переохлаждения чугуна, зависящей от уровня энергии необходимой для протекания процесса образования кристаллов твёрдой структуры в металлическом расплаве чугуна [5, 6].            По результатам экспериментов была построена графическая зависимость изменения величин предела прочности σв чугуна от относительного электросопротивления ∆R сплава (рис. 3). В качестве параметра ∆R было использовано процентное отношение разности значений                 R1 и R2 к величине R1, т. е. ∆R = R1-R2R1100 %  Эта зависимость показала, что значения прочностных свойств серых чугунов повышаются при росте относительной величины сопротивления ∆R. Увеличение ∆R можно объяснить наличием примесей и количеством центров кристаллизации графита и первичного аустенита в жидком сплаве, влияющих на величину электрического сопротивления серого чугуна.Как известно [6 – 8], процесс кристаллизации серого чугуна непосредственным образом влияет на образование структуры сплава, что определяет его физические свойства. Изменения условий процесса кристаллизации чугунов, определяемые величиной переохлаждения расплава чугуна [9, 10], приводят к изменению значений относительного электросопротивления             ∆R, зависящих от количества токоносителей, примесей и состояния твёрдой фазы в кристаллизующимся сплаве. Повышении величины переохлаждения расплава приводит к росту количества центров кристаллизации в единице объёма расплава чугуна, что связано с увеличением ∆R. Такое повышение числа кристаллов сплава делает структуру чугуна более дисперсной с более высокими прочностными свойствами. Это даёт возможность по зависимости σв = f(∆R) определять прочностные свойства серых чугунов, находящихся ещё в жидком состоянии [11, 12]. Заключение Таким образом, полученный на основе использованной методики, электрографический способ позволяет прогнозировать величину прочностных свойств серых чугунов. В условиях литейного производства возникает возможность по величине ∆R расплава чугуна определять его прочность и при несоответствии прочностных свойств заданным значениям провести специальные технологические операции для устранения этих отклонений. Применение данного способа контроля прочности сплавов позволит также тестировать в условиях конкретного технологического процесса получение литейного сплава заданной марки, что снизит процент брака чугунных отливок по механическим свойствам и увеличит рентабельность производства литой заготовки деталей для машиностроения.  </p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Гиршович Н.Г. Кристаллизация и свойства чугуна в отливках. М.: Машиностроение, 1966.  562 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Girshovich N.G. Crystallization and cast-iron properties in castings // Moscow: Mashinostroenie, 1966, 562 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Ершов Г.С., Черняков В.А. Строение и свойства жидких и твёрдых металлов.  М.:  Металлургия, 1978. 248 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Ershov G.S., Chernyakov V.A. Structure and properties of liquid and solid metals // Moscow: Metallurgiya, 1978. 248 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Вертман А.А., Самарин А.М. Свойства расплавов железа // М.: Наука, 1969. 280 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Vertman A.A., Samarin A.M. Properties of iron melts // Moscow: Nauka, 1969, 280 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Физико-химические методы исследования металлургических процессов / Филиппов С.И., Арсентьев П.П., Яковлев В.В., Крашенинников М.Г. М.: Металлургия, 1968. 551 с</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Physico-chemical methods for the study of metallurgical processes // Filippov S.I., Arsentiev P.P., Yakovlev V.V. Krasheninnikov M.G. M.: Metallurgy,1968, 551 p</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Куманин И.Б. Вопросы теории литейных процессов. Формирование отливок в процессе затвердевания и охлаждения сплава. М.: Машиностроение, 1976. 216 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kumanin I.B. Issues of theory of casting processes.  Formation of castings during solidification and cooling of alloy // Moscow: Mashinostroenie, 1976, 216 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Жидкие металлы и их затвердевание / Сб. статей под ред. Б.Я. Любова. М.: Металлургиздат, 1962. 434 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Liquid metals and their solidification // Collection of articles edited by B.Ya. Lyubov. Moscow: Metallurgizdat, 1962, 434 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Новиков В.Ю. Физические и механические свойства металлов.  М.: МИСиС, 1976. 99 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Novikov V.Yu. Physical and mechanical properties of metals // Moscow: MISiS, 1976, 99 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Вилсон Д.Р. Структура жидких металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1972.  245 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Wilson D.R. The structure of liquid metals and          alloys // Moscow: Metallurgiya, 1972, 245 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Регель А.Р., Глазов В.М. Физические свойства электронных расплавов. М.: Наука, 1980. 296 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Regel A.R., Glazov V.M. Physical properties of electronic melts // Moscow: Nauka, 1980, 296 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B10">
    <label>10.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Арсентьев П.П., Коледов Л.А. Металлические расплавы и их свойства. М.: Металлургия, 1972. 376 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Arsentiev P.P., Koledov L.A. Metallic melts and their properties // Moscow: Metallurgiya, 1972, 376 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B11">
    <label>11.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Миненко Г.Н. Электрографический метод прогнозирования прочностных    свойств литой стали и чугуна // Литьё Украины. 2021. № 3. С. 16-18.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Minenko G.N. Electrographic method of forecasting strength properties of cast steel and cast iron // Casting of Ukraine, 2021, No. 3, pp. 16-18.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B12">
    <label>12.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Миненко Г.Н.  Влияние графитизации на удельную электропроводность серого чугуна // «Металлургия машиностроения». 2022. № 11. С. 10-12.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Minenko G.N. The influence of graphitization on the specific electrical conductivity of gray cast iron // Metlurgy of mechanical engineering, 2022, No. 11, pp. 10-12.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
