Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технологии генной инженерии в цветных сплавах. Методическое пособие по практическим занятиям
.pdf
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
К аф едра «Литейные и высокоэффективные технологии»
В.И. НИКИТИН
ТЕХНОЛОГИИ
ГЕННОЙ ИНЖЕНЕРИИ
В ЦВЕТНЫХ СПЛАВАХ
Методическое пособие по практическим занятиям
Самара
Самарский государственный технический университет
2021
1

Печатается по решению методического совета факультета машинострое-
ния, металлургии и транспорта СамГТУ (протокол № 9 от 11.05.2021 г.).
УДК 669.017(07)
ББК 34.23я73
Н 62
Никитин В.И.
Технологии генной инженерии в цветных сплавах: метод. пособие
по практическим занятиям / В.И. Никитин. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т,
2021. – 85 с.
Впервые разработано методическое пособие по практическим занятиям
в рамках учебной дисциплины «Технологии генной инженерии в цветных сплавах». Приведены многие практические примеры и сформулированы задания по
основным вопросам, связанных с практическим применением ТГИ в различных
цветных сплавах на основе Al, Mg, Cu и Ni. Основное внимание уделено вариантам применения ТГИ в литейном производстве промышленных предприятий
Самарской области. Сформулированы основные практические задачи эффективного применения ТГИ.
Предназначено для обучения магистрантов по направлению 22.04.02 «Металлургия», профилю «Литейно-металлургические процессы и технологии».
Отдельные вопросы могут быть полезными для аспирантов, изучающих дисциплины по специальности «Литейное производство», и инженерно-технических
работников металлургической и машиностроительной отраслей.
Р ец ензенты: канд. техн. наук, доцент И.Ю. Тимошкин,
канд. техн. наук, доцент Е.А. Морозова
УДК 669.017(07)
ББК 34.23я73
Н 62
© В.И. Никитин, 2021
© Самарский государственный
технический университет, 2021
2

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
И СОКРАЩЕНИЯ
* – для самостоятельного изучения
ЯСН – явление структурной наследственности в сплавах
ТГИ – технологии генной инженерии в сплавах
ЛиВТ – литейные и высокоэффективные технологии
ШМ – шихтовые металлы
ЦС – цветные сплавы
ССОШМ – специальные способы обработки шихтовых металлов
ТВГЛ – технологический выход годного литья
ИМ – интерметаллиды
ВСП – возврат собственного производства
ЦЛТ – Центр литейных технологий
υ
– скорость охлаждения, °С/с
охл
ЛК – литье в кокиль
ЛПД – литье под давлением
ЛПФ – литье в песчаные формы
ЛВМ – литье по выплавляемым моделям
ц.к. – центры кристаллизации
ТГМ – теория генного модифицирования
ККП – крупнокристаллический переплав
МКП – мелкокристаллический переплав
М - модификатор
МКЛ – мелкокристаллическая лигатура
МКМ – мелкокристаллический модификатор
3

ПРЕДИСЛОВИЕ
Данное издание представляет собой первое методическое пособие при подготовке и работе на практических занятиях в рамках рабочей программы магистрантов по направлению 22.04.02 «Металлургия», профилю «Литейно-металлургические процессы и технологии»;
дисциплина «Технологии генной инженерии в цветных сплавах».
В процессе подготовки лекционных занятий по данной дисциплине (Никитин, В.И. Технологии генной инженерии в цветных сплавах/ В.И.Никитин. – Самара: СамГТУ, 2021. – 121 с.) автор столкнулся с рядом практических проблем. Суть этих проблем заключается
в том, что данная дисциплина является единственной в Российских
вузах при подготовке магистрантов по указанному профилю. В связи
с этим в печати крайне мало научной и практической информации,
относящейся к инновационным технологиям генной инженерии
(ТГИ) в сплавах, создаваемых на основе приоритетного в мире научного направления – Явление структурной наследственности в сплавах
(ЯСН). Известна аксиома – практика это критерий истины. К сожалению, на практике ещё недостаточно внедрённых специальных способов подготовки шихты, включая использование в шихте отходов
и возврата по видам литья.
На кафедре подготовлены и опубликованы научные издания по
проблеме наследственности в литых сплавах (1995 г, 2005 г., 2015 г.);
издано первое учебное пособие по курсу лекций «Наследственность
в литых сплавах» (Самара: СамГТУ, 2015. – 170 с.). Однако практика
показала, что этих материалов крайне недостаточно для усвоения
лекционного материала по внедрённой в 2018 г. дисциплине «Технологии генной инженерии в цветных сплавах». Причиной такого положения является, во-первых, недостаточный объём лекционных занятий, и, во-вторых, отсутствие у студентов практического умения
к приобретению навыков в решении ряда профессиональных задач
в области литейно-металлургических технологий.
4

В связи с этим основное внимание при подготовке к практическим занятиям уделяется следующим видам работ:
– традиционные занятия (проработка конспекта лекций, прочтение рекомендованной литературы, подготовка ответов на контрольные вопросы, выполнение заданий на самостоятельную работу, обсуждение планов и результатов написания рефератов и др.);
– специальные занятия (марки, виды, качество и характеристики
шихтовых металлов, специальные способы обработки шихтовых металлов в ЦЛТ, практическое использование ЯСН для производства
литых изделий из цветных сплавов и др.), основы создания и примеры ТГИ.
5

ВВЕДЕНИЕ
Учебная дисциплина «Технологии генной инженерии в цветных
сплавах» внедрена в учебный процесс впервые в России при подготовке специалистов-литейщиков на кафедре «Литейные и высокоэффективные технологии» СамГТУ в 2018 г.
За многие годы выполненных исследований по научному направлению «Явление структурной наследственности в сплавах» накоплен
огромный объём информации, представленный в материалах многих
научно-технических конференций и научных изданиях. Это позволило
разработать теоретические основы ЯСН (механизм), основные закономерности ЯСН и технологические основы в виде технологий генной
инженерии в сплавах. Одним из итогов этих работ явилось включение
в словарь-справочник по литейному производству в 2014 г. четырнадцати новых терминов, посвящённых ЯСН и ТГИ [1, 2]. За прошедшие
годы многие предложенные термины стали применяться в работах специалистов из разных научных школ России и других стран. Более подробная информация представлена в учебном пособии по курсу лекций
ТГИ [3]. В этой работе изложены фундаментальные положения (закономерности) ЯСН и основы создания ТГИ.
В предлагаемом учебном пособии основное внимание уделяется
методическим указаниям с целью приобретения более углублённых
практических умений (навыков) в создании основ и применении ТГИ
в литейном производстве.
Для этого широко использованы многие результаты различных
научно-исследовательских и учебных работ, выполненных на кафедре ЛиВТ СамГТУ и в других вузах, а также на некоторых предприятиях России.
В связи с изложенным, представляется, что разработанное методическое пособие для практических занятий является весьма полезным при подготовке магистрантов по направлению 22.04.02 «Металлургия», профилю «Литейно-металлургические процессы и технологии».
6

Впервые в практические занятия включены основные термины,
посвящённые цветным сплавам, ЯСН и ТГИ, на английском, немецком и французском языках (прил. 1)1. Возможно, это вызовет интерес
у студентов к изучению иностранных языков.
Наибольшее распространение в мире имеет английский язык.
Представляет интерес использовать ключевые термины, например,
для поиска иностранной литературы по тематике выданных рефератов.
В качестве примера приведён ряд основных терминов: alloy, addi-
tion, alloying composition (master alloy), base of an alloy, heredity, casting, charge, charge calculation, composition, cooling, crucible, element,
eutectic, foundry pig, fusion, grain, granule, home scrap, impurity, ingot,
ingot mould, inoculant (modifier), melt, melting, metal charge, nucleons,
phase, raw material preparation, re-melted alloy, remelting, returns, scrap
rate, secondary metal, silumin, smelt, yield.
1
Козлов, Л.Я. Словарь по литейному производству / Л.Я. Козлов, С.А. Никулин, Е.Г. Пилец-
кая. – М.: МИСИС, 2020. – 240 с.
7

Тема № 1. ВВЕДЕНИЕ. ИСТОРИЯ ЯСН И ТГИ
В ЦВЕТНЫХ СПЛАВАХ
Основной целью методического пособия является выработка
практических умений и приобретение комплекса навыков в решении
ряда профессиональных задач по использованию закономерностей
ЯСН, разработке и применению ТГИ в области цветнолитейного производства.
История развития ЯСН представлена в учебной [2, 3] и научной
[5, 6] литературе.
Для выполнения практических занятий необходимо пользоваться
учебными пособиями [2–4], научными изданиями [5, 6], справочной
литературой, приведённой в [3]. Рекомендуется вести отдельные записи в специальной тетради.
Рассмотрим и объясним название дисциплины – «Технологии
генной инженерии в цветных сплавах».
Первое слово «технологии»
Что в обществе понимается под этим термином? Что такое
технология?
– Технология (от греч. Technё – искусство, мастерство, умение,
λόγος — мысль, причина) – наука о способах воздействия на сырьё,
материалы и полуфабрикаты…
Близкий термин – «технологический процесс».
Главное: технология – это наука!
Существуют и другие близкие термины:
– технологическая документация;
– технологическая карта;
– технологическая оснастка;
– технологичность.
Какие задачи (цели) технологии?
– Выявление физико-химических, механических и других закономерностей с целью определения и использования на практике наибо-
лее эффективных и экономных производственных процессов.
8

Повторим следующее.
Жидкий сплав
(расплав)
(melt)
Литейная
форма
(foundry mould)
Литые изделия
(casting)
I
II
Что такое литейные процессы или просто литьё?
– Литьё (foundry) – это процесс получения литых изделий из различных сплавов. Литьё – один из древних и экономичных процессов
получения заготовок [1].
Только литейные технологии позволяют получать фасонные заготовки с высоким КИМ (75–99 %).
Укрупнённая схема получения литых изделий (чушковые сплавы,
слитки, отливки и др.) включает два основных направления (рис. 1.1).
Сочетание (соединение) этих направлений – есть основа или
«сердце» литейной специальности. В этом сочетании металлургии
и механики заключается сложность, многогранность и широкий
спектр литейных технологий.
ции В.И. Никитина.
ренции «Генная инженерия в сплавах» (г. Самара).
Рис. 1.1. «Сердце» литейщика:
I – металлургическая основа получения качественных расплавов (металлургия);
II – технологическая основа изготовления литейных форм и отливок (механика)
Второе слово (сочетание слов) – генная инженерия в сплавах.
Повторим следующее.
Что это такое? История этого определения.
1991 г. – впервые термин был применен в докторской диссерта-
1998 г. – широкая и острая дискуссия на международной конфе-
9

1999 г. – опубликована статья В.И. Никитина «О применении
генной инженерии в цветных сплавах» [7].
2001 г. – термин включён в словарь-справочник В.Н. Иванова [1]
в следующей редакции:
«ТГИ – технологии, созданные на основе генной инженерии расплавов и целенаправленного управления закономерностями наследственности в металлах».
В такой редакции термин ТГИ используется и в настоящее время.
2015 г. – опубликована статья В.И. Никитина и К.В. Никитина
«Технологии генной инженерии в литых сплавах» [8].
В статье отражены основные достижения и возникшие проблемы
при использовании ТГИ.
2018 г. – результаты многолетних исследований позволили создать впервые в мире учебную дисциплину ТГИЦС.
2021 г. – издано впервые учебное пособие по курсу лекций
ТГИЦС [3].
Такой долгий и непростой путь проделан на литейной кафедре
СамГТУ при создании новой дисциплины на основе структурной на-
следственности (heredity).
Резюме. Если студент (будущий квалифицированный специалист) желает разобраться в тонкостях ТГИ (а они имеются) и особенностях их применения, то ему следует изучать опубликованные ранее
научные труды. При этом следует ознакомиться и учитывать достижения генетики и генной инженерии в биологии.
Третье слово (сочетание) – цветные сплавы (nonferrous alloy).
Почему ТГИ в цветных сплавах? А что в чёрных сплавах ТГИ
не применяется?
– Анализ литературных данных показывает, что ТГИ также применяется и в чугунах, и в сталях.
Однако наиболее глубоко ТГИ разработаны и испытаны Самарскими литейщиками на основе алюминиевых сплавов – основных
представителей ЦС.
Пройдёт какое-то время, и это направление будет называться так:
«ТГИ в сплавах!»
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
