Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

УТВЕРЖДАЮ

Председатель приёмной комиссии

Е.А. Ваганов 31 января 2014 г.

ПРОГРАММА

вступительного испытания в магистратуру в форме письменного экзамена Направление 22.04.01 «Материаловедение и технологии материалов»

Магистерская программа 22.04.01.02 «Литье новых металлических материалов»

Красноярск Содержание программы (по дисциплине «Теоретические и технологические основы литейных процессов») Введение Данная программа составлена на основе дисциплин бакалаврской подготовки по направлению 22.03.01 «Материаловедение и технологии материалов» Она включает основные разделы общепрофессиональных и специальных дисциплин, знание которых необходимо для освоения основной образовательной программы магистерской подготовки по данному направлению.

1. Общие сведения о литейном материаловедении 1.1. Основные этапы развития литейного материаловедения, теории и технологии литейных процессов;

1.2. Сплавы, применяемые для изготовления литых изделий, их классификация и основные структурные, механические, физические и эксплуатационные характеристики;

1.3. Классификация литых изделий по назначению и областям применения;

1.4. Особенности техники и технологии фасонного литья;

1.5. Общая характеристика процессов непрерывного и полунепрерывного литья;

1.6. Литые композиционные материалы и области их применения;

1.7. Получение металлических изделий совмещенными способами литья и обработки материалов давлением;

2. Основные модели строения жидких металлов и физико-химические методы исследования их структуры и свойств 2.1. Общие сведения о жидком состоянии и основные модели строения жидких металлов;

2.2. структурно-чувствительные свойства жидких металлов и сплавов (вязкость, плотность, поверхностное натяжение, смачивание, электросопротивление, электропроводность и т.д.);

2.3. Диффузия в металлических расплавах;

2.4. Давление пара металлов.

3.Теоретические и технологические основы плавильного процесса 3.1. Основные понятия химической термодинамики;

3.2. Плавление и легирование металлов и сплавов;

3.3. Испарение металла при плавке сплавов;

3.4. Взаимодействие жидких металлов с газами, материалами тиглей и футеровкой плавильных печей;

3.5. Физико-химические процессы при обработке сплавов в жидком состоянии методами внешнего воздействия;

3.6. Физико-химические основы раскисления и рафинирования металлических расплавов.

4. Гидродинамические процессы при заполнении формы жидким металлом 4.1. Законы гидростатики и гидродинамики;

4.2. Литниковые системы и заполнение форм расплавами;

4.3. Жидкотекучесть металла и формозаполняемость.

5. Кристаллизация металлов и сплавов 5.1. Термодинамическая теория кристаллизации;

5.2. Зарождение центров кристаллизации и кинетика роста кристаллов;

5.3. Кристаллизация чистых металлов и структура слитков;

5.4. Параметры и механизм кристаллизации, кристаллизация на примесях;

5.5. Модифицирование и микролегирование металлов и сплавов;

5.6. Неравновесная кристаллизация и ликвационные явления в сплавах.

6. Процессы затвердевания и формирования структуры в отливках 6.1. Тепловые процессы при затвердевании отливок;

6.2. Температурное поле отливки и формы;

6.3. Методы исследования процессов затвердевания;

6.4. Инженерные методы расчета затвердевания отливок.

7. Усадочные процессы при затвердевании отливок и их влияние на формирование дефектов 7.1. Механизм образования усадочных раковин и усадочной пористости;

7.2. Влияние технологических факторов и состава сплава на процессы усадки;

7.3. Инженерные методы расчета усадочных раковин и прибылей;

7.4. Усадочные деформации и литейные напряжения в отливках;

7.5. Классификация трещин в отливках и предупреждение их образования.

8.Технологические процессы получения фасонного литья 8.1. Формовочные и стержневые смеси и их свойства;

8.2. Изготовление отливок в песчаных формах;

8.3. Изготовление отливок специальными способами литья;

8.4. Использование робототехники и автоматизации производственных процессов;

8.5. Новые процессы литья (производство «вспененного» алюминия, литье гранул, литые композиционные материалы и т.п.).

9. Теория и практика получения литых профильных заготовок 9.1. Технология литья круглых слитков;

9.2. Технология литья плоских слитков;

9.3. Технология литья слитков в электромагнитный кристаллизатор;

9.4. Совмещенные процессы непрерывного литья с непрерывной прокаткой, прессованием, волочением.

Основная литература Теория литейных процессов: учебник/В.Д. Белов [и др.]; под ред.

Хосена Ри. – Хабаровск: Изд-во «РИОТИП» краевой типографии. 2008. – 580с.

Мамина Л.И. Теория литейных процессов: учеб. пособие / Л.И.

Мамина. – Красноярск: ИПК Сиб. федер. ун-та, 2008. – 300 с.

Технология литейного производства: учеб. / Б.С. Чуркин [и др.] – Екатеринбург: Изд-во Урал. гос. проф.-пед. Ун-та, 2000. – 662 с.

Пикунов М.В. Плавка металлов, кристаллизация сплавов, затвердевание отливок: учеб. пособие для вузов / М.В. Пикунов. – М.:

МИСИС, 1997. – 376 с.

Технология литейного производства: Формовочные и стержневые смеси: учебн. пособие / под ред. С.С. Жуковского [и др.] – Брянск: Изд-во БГТУ, 2002. – 470 с.

Бабкин В.Г. Теория формирования отливки: Лабораторный практикум / ИПЦ КГТУ, 2004. – 98 с.

Технология литейного производства: Специальные виды литья:

Учебник для студ. Высш. учебн. заведений / Э.Ч. Гини, А.М. Зарубин, В.А.

Рыбкин; Под. Ред. В.А. Рыбкина – М.: Изд. центр «Академия», 2005. – 352 с.

Дополнительная литература Макаров Г.С. Слитки из алюминиевых сплавов с магнием и кремнием для прессования. Основы производства. – М.: Интернет Иижиниринг, Непрерывное литье алюминиевых сплавов: справочник / В.И.

Напалков, Г.В. Черепок, С.В. Махов, Ю.М. Черновол. – М.: Интернет Инжиниринг, 2005. 512 с.:ил.

Карпенко М.И., Мельников А.П. Металлы, сплавы и композиции. – Мн.: НИРУП «Белавтотракторостроение», 2004. – 652с.

Голод В.М., Денисов В.А. Теория, компьютерный анализ и технология стального литья / В.М. Голод, В.А. Денисов: под общ. ред. В.М. Голода – Спб.: ИПЦ СПГУТД, 2007. – 610с.

Перечень вопросов Часть I. Общие сведения о литейном материаловедении материаловедения, как науки о материалах, их строении и свойствах.

Общая классификация металлов и литейных сплавов.

Формирование структуры литых материалов.

Форма кристаллов и строение слитков.

Критерии выбора литых и деформированных материалов.

Механические свойства материалов.

Физические свойства материалов.

Краткая характеристика фасоннолитейного производства.

Общая характеристика производства литых профильных заготовок.

Часть II. Основные модели строения жидких металлов и физико-химические методы исследования их структуры и свойств Общие сведения о жидком состоянии металлов и сплавов.

Методы исследования строения расплавленных металлов и сплавов.

Основные модели строения жидких металлов.

Температурная зависимость вязкости жидких металлов.

Влияние физико-химических параметров и диаграммы состояния на вязкость расплавов.

Плотность и объемные характеристики металлических расплавов.

Методы измерения плотности.

Поверхностное натяжение и смачиваемость.

Методы определения поверхностных свойств расплавов.

10. Тепловые свойства жидких металлов.

11. Диффузия в металлических расплавах.

12. Давление пара металлов.

Часть III. Теоретические и технологические основы плавильного процесса Основные понятия химической термодинамики.

Первый закон термодинамики.

Второй закон термодинамики.

Третий закон термодинамики. Расчет абсолютных значений энтропий различных веществ.

Плавление и легирование металлов и сплавов.

Испарение металла при плавке сплавов.

Закономерности растворения легирующих элементов в жидких металлах.

Классификация и краткая характеристика шихтовых материалов.

Виды топлива и их краткая характеристика.

10. Флюсы, применяемые при плавке сплавов цветных металлов и требования предъявляемые к ним.

11. Взаимодействие жидких металлов и сплавов с газами.

12. Взаимодействие металлических расплавов с футеровкой плавильных устройств.

13. Способы обработки расплавов методами внешнего воздействия.

Часть IV. Гидродинамические процессы при заполнении формы жидким металлом Законы гидростатики применительно к заполнению литейной формы расплавом.

Уравнение Бернулли для описания движения расплава в канале литейной формы.

Элементы литниковой системы и их назначение.

Основные принципы расчета литниковых систем.

Движение неметаллических частиц в потоке расплава и их задержание.

Жидкотекучесть расплава и пробы для её определения.

Формозаполняемость и факторы, влияющие на заполняемость форм металлическим расплавом Часть V. Кристаллизация металлов и сплавов Термодинамическая теория кристаллизации.

Самопроизвольное зарождение центров кристаллизации.

Несамопроизвольное зарождение центров кристаллизации.

Столбчатая (дендритная) кристаллизация.

Кинетика роста кристаллов и форма равновесных кристаллов.

Модифицирование и микролегирование. Классификация модификаторов.

модифицирования эвтектики.

Часть VI. Процессы затвердевания и формирование структуры в отливках Тепловое взаимодействие отливки и форм. Основные элементы теории теплообмена.

Дифференциальное уравнение теплопроводности Фурье и его решение.

Температурное поле отливки и формы.

Методы исследования процессов затвердевания.

Расчет затвердевания отливок по методу Шварца-Хворинова.

Расчет затвердевания отливок по методу Ю.А. Нехендзи-Н.Г.

Гиршовича.

Расчет затвердевания отливок по методу А.И. Вейника.

Часть VII. Усадочные процессы при затвердевании отливок и их влияние на формирование дефектов Основные понятия и физическая природа усадочных явлений.

Механизм образования усадочных раковин и расчет объема усадочной раковины.

Усадочная пористость, виды усадочной пористости и меры борьбы с усадочной пористостью.

Влияние технологических факторов и состава сплава на процессы усадки.

Прибыли для отливок. Инженерные методы расчета прибылей.

Литейные напряжения в отливках. Виды напряжений.

Термические напряжения в отливках и их расчет.

Горячие трещины в отливках и предупреждение их образования.

Часть VIII. Технологические процессы получения фасонного литья Физико-химические, механические и технологические свойства формовочных и стержневых смесей.

Наполнители формовочных и стержневых смесей; требование, предъявляемые к наполнителям.

Связующие материалы и требования, предъявляемые к ним.

Физико-химические и технологические особенности упрочнения смесей с неорганическими и органическими связующими.

Модельно-литейная оснастка, её элементы, конструкция и назначение.

Разработка технологического процесса изготовления отливок.

Классификация способов изготовления литейных форм и их краткое описание.

Классификация, характерные особенности и область применения специальных видов литья, их преимущества и недостатки.

Особенности формирования структуры и свойств отливок при литье в кокиль и литьем под давлением.

10. Технологические процессы изготовления отливок литьем по выплавляемым моделям.

11. Возможности механизации и автоматизации операций сборки и заливки форм.

Часть IX. Теория и практика получения литых профильных заготовок Теоретические основы непрерывного литья, его преимущества и недостатки.

Принципы разработки технологии литья слитков.

Технология литья круглых слитков.

Технология литья плоских слитков.

Технология литья слитков в электромагнитный кристаллизатор.

Термическая обработка слитков.

Контроль качества металла и дефекты слитков.

Руководитель магистерской программы В.Г. Бабкин,