Управління структурою виливка через відкриту поверхню надливу
Processy litʹâ, 2021, Tom 146, №4, p.30-39
DOI:
https://doi.org/10.15407/plit2021.04.030Ключові слова:
вібруючий кристалізатор, виливок, зародження і зростання кристалів, розмір зерна, міцність, пластичністьАнотація
Надійшла 26.10.2021
УДК 621.744: 539.216
На модельній і металевій системах вивчено можливість управління структурою виливка через відкриту поверхню надливу із застосуванням вібруючого кристалізатора, зануреного в приповерхні шари розплаву в формі з низькими теплофізичними характеристиками. Фізичне моделювання, яке проведено на сплаві органічних речовин: камфен - 90 %, тріціклен - 10 %, дозволило спостерігати і фіксувати зародження, зростання кристалів на нерухомому сталевому кристалізаторі, зануреному на 8-10 мм під дзеркало розплаву. А також зародження, зростання і відрив кристалів від кристалізатора, вібруючого з частотою 50 Гц і амплітудою 0,5 мм, їх осідання на дно форми під дією сили гравітації з утворенням «конусу осадження», що створює відповідні умови для формування дрібнокристалічної структури при твердненні. Перевірку встановлених при фізичному моделюванні закономірностей здійснено на алюмінії марки А7 з використанням аналогічних режимів вібрації та ливарної форми з волограну, теплопровідність якого становить 0,16 Вт/(м·К), теплоємність - 1,185·кДж/(кг·К). Дві серії експериментів, проведенні в умовах природного охолодження від температури 670 0С на повітрі з нерухомим і вібруючим кристалізатором, показали, що оброблення тверднучого металу вібруючим кристалізатором сприяє 16-кратному зменшенню розміру макрозерна порівняно з виливками, одержаними при об’ємному твердненні у волограновій формі в разі відсутності кристалізатора. Наявність у розплаві нерухомого кристалізатора призводить до зменшення щільності виливка на 0,42 %, вібруючого - до збільшення його щільності на 1,2 %. Застосування вібруючого кристалізатора забезпечує підвищення міцнісних характеристик у 1,87 рази як при одержанні виливків у волограновій формі без кристалізатора, так і при його нерухомому положенні. Пластичність зразків при цьому підвищується більше, ніж в 3 рази. Результати експериментальних досліджень пояснено з позицій теорії зародження і росту кристалів.
Посилання
Naydek V. L. (1998). Processes of out-of-unit processing of casting melts of mass use. Suchasne materialoznavstvo XXI storichchya. Kiev: Naukova Dumka, pp. 133–134. [in Russian].
Balandin G. F. (1973). Formation of the crystallite structure of castings. Moscow: Mashinostroenie, 288 p. [in Russian].
Skoblo S. Ya., Dontsov P. M. (1951). The mechanism of formation of the deposition cone in the ingot. Steel, no. 6, pp. 534–543. [in Russian].
Kolyasnikov M.P. (1950). Study of the penetration of insulating backfills into the body of an ingot using labeled atoms. Steel, no. 12, pp. 1130–1133. [in Russian].
Skrebtsov A. M. (1993). Convention and crystallization of metal melt in ingots and castings. Moscow: Metallurgy, 144 p. [in Russian].
Efimov V. A., Eldarkhanov A. S. (1995). Physical methods of influence on the processes of solidification of alloys. Moscow: Metallurgy, 272 p. [in Russian].
Smirnov A. M., Pilyushenko V. L., Momot S. V., Amitan V. N. ( 2002). Solidification of a metal melt under external influences. Donetsk: Publishing house "VIK", 169 p. [in Russian].
Ono A. (1980). Solidification of metals. Moscow: Metallurgy, 152 p. [in Russian].
Skrebtsov A.M., Dan L.A., Kilochkin V.V. (1995). Investigation of the effects on the free surface of a solidifying casting or ingot. News of higher educational institutions: Ferrous metallurgy, no. 9, pp. 54–57. [in Russian].
A.S. USSR 1764781 MKI V22D 7/00 Skrebtsov A. M., Dan L. A., Kilochkin V. V., Pavlyuk B. A. Discoveries. Inventions: 1992, Bull. no. 36. [in Russian].
Vishkarev A. F., Kryakovsky Yu. V., Pankratov O. S., Safronov A. A., Chukhlov V. I. (1986). Low-frequency vibration action on a crystallizing melt in a model experiment. Izvestiya vuzov: Ferrous metallurgy, no. 3, pp.42–47. [in Russian].
Skvortsov A. A., Akimenko A. D., Ulyanov V. A. (1991). The influence of external influences on the process of forming ingots and billets. Moscow: Metallurgy, 216 p. [in Russian].
Puzhailo L. P., Blokhina S. V., Prokhorenko L. N. (1980). Investigation of thermophysical and operational properties of vologran – a new material for lining MDN / Application of magnetodynamic installations in foundry production. Theses of the republican seminar. Ufa: Ed. Bashkir Regional Council of NTO, pp. 105–107. [in Russian].
A.S. no. 669710 Refractory material. Puzhailo L.P., Polishchuk V.P. Publ. 06/15/81, Bull. no. 22 [in Russian].
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 В. Ю. Шейгам, А. Г. Пригунова, М. В. Кошелєв, А. С. Нурадінов, В. М. Дука, Л. К. Шеневідько, А. Г. Вернидуб
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
