Особливості роторної обробки алюмінієвих розплавів в ковші в процесах рео-тиксолиття

Processy litʹâ, 2020, Tom 142, №4, p.3-12

Анотація

Надійшла 12.05.2020

УДК 669.715:66.067

Наведено особливості роторної обробки алюмінієвих розплавів в ковші для реалізації сучасних ливарних процесів рео-тиксолиття. Показано, що в системі «ротор–ківш з розплавом» є дві взаємопов’язані між собою поверхні, що генерують центри кристалізації – ротору та ковша. Із застосуванням теплофізичних формул показано, що головним критерієм утворення центрів кристалізації є переохолодження розплаву, який знаходиться в передкристалізаційному стані. Особливості роботи системи полягає в наступному: ротор, що обертається, переохолоджує прилеглі до нього прошарки алюмінієвого розплаву і струменевою течією направляє їх на стінки ковша, з яких змиває центри кристалізації та сформовані мікрокристалики і замішує їх в об’єм розплаву. Після проведення роторної обробки на поверхні ковша утворюються мікро- кристалики, які в процесі заливання розплаву в порожнину форми в турбулентному режимі додатково замішуються в його об’єм. В розплаві на його поверхні постійно формуються тонкі плівки із оксиду алюмінію, товщина яких залежить від часу витримки та температури. Роторна обробка розплаву в активній гідродинамічній верхній зоні ковша (h ~ 15−20 мм) руйнує оксиди алюмінію та замішує їх в об’єм розплаву, які можуть стати додатковими центрами кристалізації. Знято стопкадр гідромоделювання процесу роторної обробки із застосуванням газонасиченої (СО2) води. Зафіксовано зону рівномірного розподілу газу в об’ємі ємності з водою.
Таким чином, утворюється суспензія з твердою фазою у вигляді центрів кристалізації (мікрокристаликів) α-твердого розчину алюмінію та інтерметалідів заліза, які спонтанно утворилися над лінією ліквідус. Показано, що роторна обробка розплаву в передкристалізаційній області температур змінює процес кристалізації залізовмісних інтерметалідів, що призво дить до формування окремих компактних фаз розміром 10-15 мкм, замість разгалуджених. Сфероідизація α-твердого розчину при роторній обробці розплаву при температурі близькій до ліквідуса призводить до зменшення зерен, підвищення пластичності виливків у 3−5 разів, а також − міцності.