ENGINEERING OF CRITICAL CAST PARTS MADE OF HIGH-STRENGTH CAST IRON BASED ON WORLD EXPERIENCE Report 2 INVESTIGATION OF MOLD PROPERTIES, MELTING TECHNOLOGY DEVELOPMENT, AND PRODUCTION OF EXPERIMENTAL CASTINGS

Authors

  • V. K. DUBROVIN South Ural State University (National Research University), Russia, Chelyabinsk Author
  • A. V. KARPINSKII South Ural State University (National Research University), Russia, Chelyabinsk Author
  • D. V. ARDASHEV South Ural State University (National Research University), Russia, Chelyabinsk Author
  • O. M. ZASLAVSKAYA South Ural State University (National Research University), Russia, Chelyabinsk Author
  • A. V. KALYASKIN South Ural State University (National Research University), Russia, Chelyabinsk Author

DOI:

https://doi.org/10.32339/0135-5910-2025-7-20-26

Keywords:

engineering, import substitution, sand-resin mould, prototyping, high-strength cast iron

Abstract

This paper presents the results of practical implementation of reverse engineering for critical ductile iron castings operating under high-pressure hydraulic loading conditions. The study examines specific aspects of ductile iron melting and reports casting results using 3D-printed sand-resin molds. Key mold properties including strength, gas permeability, and gas evolution – all critical for final product quality – were thoroughly investigated. Through comprehensive market analysis of 3D-printed mold suppliers and experimental testing, 3D-Fab Sandforms (a division of NPO 3D-Integratsiya LLC, Moscow) was identified as the optimal supplier, offering the best combination of these essential properties. The authors analyzed methods for reducing surface roughness of internal as-cast channels in the component. Dispersed graphite was selected as the coating material for mold cores forming these complex internal channels, with application methods (brushing or spraying) specifically evaluated. The paper details the ductile iron melting process in a PPI-0.02 thyristor-controlled induction crucible furnace, including charge material selection and optimal addition parameters for Sferomag 611 and SIBAR 4 modifiers. This work demonstrates a successful case study of casting engineering, providing practical implementation guidelines for serial production of unique components. The described methodology offers valuable insights for import substitution initiatives in foundry production.

Author Biographies

  • V. K. DUBROVIN, South Ural State University (National Research University), Russia, Chelyabinsk

    HD (Tech.), Professor of the Department of Pyrometallurgical and Foundry Technologies

  • A. V. KARPINSKII, South Ural State University (National Research University), Russia, Chelyabinsk

    PhD (Tech.), Associate Professor of the Department of Pyrometallurgical and Foundry Technologies

  • D. V. ARDASHEV, South Ural State University (National Research University), Russia, Chelyabinsk

    HD (Tech.), Professor of the Department of Automation Engineering Technology

  • O. M. ZASLAVSKAYA, South Ural State University (National Research University), Russia, Chelyabinsk

    PhD (Tech.), Associate Professor of the Department of Pyrometallurgical and Foundry Technologies

  • A. V. KALYASKIN, South Ural State University (National Research University), Russia, Chelyabinsk

    Postgraduate Student of the Department of Pyrotechnical and Litharge Technology

References

Дубровин В. К., Карпинский А. В., Ардашев Д. В. и др. Инжиниринг ответственных литых деталей из высо-копрочного чугуна на основе мирового опыта. Сообщение 1. Разработка технологии изготовления отливки и компьютерное моделирование литейных процессов // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2025. Т. 81. № 7. С. 14–19.

ГОСТ 23409.7–78. Пески формовочные, смеси формовочные и стержневые. Методы определения прочно-сти при сжатии, растяжении, изгибе и срезе. — Введ. 01.01.1980.

ГОСТ 24648–90. Чугун для отливок. Отбор проб и изготовление образцов для механических испытаний. — Введ. 01.07.1992.

Чуркин Б. С., Гофман Э. Б., Майзель С. Г. и др. Технология литейного производства / под. ред. Б. С. Чурки-на. — Екатеринбург: Изд-во Урал. гос. проф.-пед. ун-та, 2000. — 662 с.

Болдин А. Н., Давыдов Н. И., Жуковский С. С. и др. Литейные формовочные материалы. Формовочные стержневые смеси и покрытия. Справочник. — М.: Машиностроение, 2006. — 507 с.

Черногоров П. В., Васин Ю. П. Получение отливок с чистой поверхностью. — Москва; Свердловск: Машгиз, 1961. — 144 с.

Васин Ю. П. Противопригарные углеродсодержащие материалы // Вопросы теории и технологии литейных процессов. Тематический сборник научных трудов. Под ред. В. М. Александрова. — Челябинск: ЧПИ, 1983. С. 11–23.

ГОСТ 7293–85. Чугун с шаровидным графитом для отливок. Марки. — Введ. 01.01.1987.

Жуков А. А., Сильман Г. И., Леви Л. И. и др. Справочник по чугунному литью / под ред. Н. Г. Гиршовича. — 3-е изд. перераб и доп. — Ленинград: Машиностроение, Ленингр. отд., 1978. — 758 с.

Белов В. Д., Вдовин К. Н., Колокольцев В. М. и др. Производство чугунных отливок / под ред. В. М. Коло-кольцева, Ри Хосена. — Магнитогорск: МГТУ им. Г. И. Носова, 2009. — 521 с.

ГОСТ 805–95. Чугун передельный. Технические условия. — Введ. 01.01.2000.

ГОСТ 4755–91. Ферромарганец. Технические требования и условия поставки. — Введ. 01.01.1997.

ГОСТ 1415–93. Ферросилиций. Технические требования и условия поставки. — Введ. 01.01.1997.

Published

2026-06-09

Issue

Section

Металлургическое оборудование и литейное производство

How to Cite

ENGINEERING OF CRITICAL CAST PARTS MADE OF HIGH-STRENGTH CAST IRON BASED ON WORLD EXPERIENCE Report 2 INVESTIGATION OF MOLD PROPERTIES, MELTING TECHNOLOGY DEVELOPMENT, AND PRODUCTION OF EXPERIMENTAL CASTINGS. (2026). Ferrous Metallurgy. Bulletin of Scientific , Technical and Economic Information, 81(7), 20-26. https://doi.org/10.32339/0135-5910-2025-7-20-26