Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Технологии генной инженерии в цветных сплавах. Методическое пособие по практическим занятиям

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
08.09.2026
Размер:
2 Мб
Скачать
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
«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]