Влияние вибрации на кристаллизацию, структуру и свойства полунепрерывнолитой заготовки

На алюминиевом сплаве АД31 изучено влияние вибрации на процессы кристаллизации, структурообразования и свойства полунепрерывнолитых заготовок. Установлено, что наложение вибрации на затвердевающую заготовку устраняет транскристаллизацию, измельчает макро- и микроструктуру заготовок и повышает свой...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:	Процессы литья
Datum:	2011
Hauptverfasser:	Таранов, Е.Д., Нурадинов, А.С., Эльдарханов, А.С., Дука, В.М.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2011
Schlagworte:	Новые методы и прогрессивные технологии литья
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/114938
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Влияние вибрации на кристаллизацию, структуру и свойства полунепрерывнолитой заготовки / Е.Д. Таранов, А.С. Нурадинов, А.С. Эльдарханов, В.М. Дука // Процессы литья. — 2011. — № 5. — С. 44-49. — Бібліогр.: 2 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-114938
record_format	dspace
spelling	Таранов, Е.Д. Нурадинов, А.С. Эльдарханов, А.С. Дука, В.М. 2017-03-21T09:27:41Z 2017-03-21T09:27:41Z 2011 Влияние вибрации на кристаллизацию, структуру и свойства полунепрерывнолитой заготовки / Е.Д. Таранов, А.С. Нурадинов, А.С. Эльдарханов, В.М. Дука // Процессы литья. — 2011. — № 5. — С. 44-49. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 0235-5884 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/114938 669.141.246:62-412:594.1:542.65 На алюминиевом сплаве АД31 изучено влияние вибрации на процессы кристаллизации, структурообразования и свойства полунепрерывнолитых заготовок. Установлено, что наложение вибрации на затвердевающую заготовку устраняет транскристаллизацию, измельчает макро- и микроструктуру заготовок и повышает свойства металла. На алюмінієвому сплаві АД31 вивчено вплив вібрації на процеси кристалізації, структуроутворення та властивості напівбезперервнолитих заготовок. Встановлено, що накладання вібрації на твердіючу заготовку усуває транскристалізацію, подрібнює макро- і мікроструктуру заготовок та підвищує властивості металу. On aluminum alloy AD31 influence of vibration on processes of crystallization, structurization and property continuously preparations is studied. It is established that vibration imposing on hardening preparation eliminates transcrystallization, crushes macro- and a microstructure of preparations and raises properties of metal. ru Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України Процессы литья Новые методы и прогрессивные технологии литья Влияние вибрации на кристаллизацию, структуру и свойства полунепрерывнолитой заготовки Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Влияние вибрации на кристаллизацию, структуру и свойства полунепрерывнолитой заготовки
spellingShingle	Влияние вибрации на кристаллизацию, структуру и свойства полунепрерывнолитой заготовки Таранов, Е.Д. Нурадинов, А.С. Эльдарханов, А.С. Дука, В.М. Новые методы и прогрессивные технологии литья
title_short	Влияние вибрации на кристаллизацию, структуру и свойства полунепрерывнолитой заготовки
title_full	Влияние вибрации на кристаллизацию, структуру и свойства полунепрерывнолитой заготовки
title_fullStr	Влияние вибрации на кристаллизацию, структуру и свойства полунепрерывнолитой заготовки
title_full_unstemmed	Влияние вибрации на кристаллизацию, структуру и свойства полунепрерывнолитой заготовки
title_sort	влияние вибрации на кристаллизацию, структуру и свойства полунепрерывнолитой заготовки
author	Таранов, Е.Д. Нурадинов, А.С. Эльдарханов, А.С. Дука, В.М.
author_facet	Таранов, Е.Д. Нурадинов, А.С. Эльдарханов, А.С. Дука, В.М.
topic	Новые методы и прогрессивные технологии литья
topic_facet	Новые методы и прогрессивные технологии литья
publishDate	2011
language	Russian
container_title	Процессы литья
publisher	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
format	Article
description	На алюминиевом сплаве АД31 изучено влияние вибрации на процессы кристаллизации, структурообразования и свойства полунепрерывнолитых заготовок. Установлено, что наложение вибрации на затвердевающую заготовку устраняет транскристаллизацию, измельчает макро- и микроструктуру заготовок и повышает свойства металла. На алюмінієвому сплаві АД31 вивчено вплив вібрації на процеси кристалізації, структуроутворення та властивості напівбезперервнолитих заготовок. Встановлено, що накладання вібрації на твердіючу заготовку усуває транскристалізацію, подрібнює макро- і мікроструктуру заготовок та підвищує властивості металу. On aluminum alloy AD31 influence of vibration on processes of crystallization, structurization and property continuously preparations is studied. It is established that vibration imposing on hardening preparation eliminates transcrystallization, crushes macro- and a microstructure of preparations and raises properties of metal.
issn	0235-5884
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/114938
citation_txt	Влияние вибрации на кристаллизацию, структуру и свойства полунепрерывнолитой заготовки / Е.Д. Таранов, А.С. Нурадинов, А.С. Эльдарханов, В.М. Дука // Процессы литья. — 2011. — № 5. — С. 44-49. — Бібліогр.: 2 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT taranoved vliânievibraciinakristallizaciûstrukturuisvoistvapolunepreryvnolitoizagotovki AT nuradinovas vliânievibraciinakristallizaciûstrukturuisvoistvapolunepreryvnolitoizagotovki AT élʹdarhanovas vliânievibraciinakristallizaciûstrukturuisvoistvapolunepreryvnolitoizagotovki AT dukavm vliânievibraciinakristallizaciûstrukturuisvoistvapolunepreryvnolitoizagotovki
first_indexed	2025-11-27T04:17:18Z
last_indexed	2025-11-27T04:17:18Z
_version_	1850799612023013376
fulltext	44 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2011. № 5 (89) новые методы и прогрессивные технологии литья 19. Грабовый В. М., Дьяченко С. С., Волков Г. В. Метод управления структурой промыш- ленных сплавов // Металл и литье Украины. –199�. – № 11-12. – С. 41-4�. 20. Влияние ЭГИО на структуру ближнего порядка расплава многокомпонентного сплава на основе алюминия / Ю. А. Базин, Б. И. Бутаков, А. П. тишкин и др. // Расплавы. – 1992. – № 3. – С. 89-91. 21. Ершов Г. С., Позняк Л. А. Структурообразование и формирование свойств сталей и спла- вов. – киев: Наук. думка, 1993. – 281с. 22. Эволюция дислокационной структуры зоны термического влияния сварных соединений из стали 20 при ЭГИО / Р. И. Маркашова, В. С. Опара, л. Я. Резникова и др. // Металло- физика и новейшие технологии. – 2000. – т. 22, № 4. – С. �7-70. Поступила 0�.0�.2011 удк 669.141.246:62-412:594.1:542.65 е. д. таранов, А. с. нурадинов, А. с. эльдарханов, в. м. дука Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев Научный центр «Новейшие материалы и технологии», Москва влияние вибрАЦии нА кристАллиЗАЦию, структуру и свойствА полунепрерывнолитой ЗАготовки На алюминиевом сплаве АД31 изучено влияние вибрации на процессы кристаллизации, структурообразования и свойства полунепрерывнолитых заготовок. Установлено, что нало- жение вибрации на затвердевающую заготовку устраняет транскристаллизацию, измельчает макро- и микроструктуру заготовок и повышает свойства металла. Ключевые слова: вибрация, кристаллизация, структура, свойства, заготовка, сплав. На алюмінієвому сплаві АД31 вивчено вплив вібрації на процеси кристалізації, структуро- утворення та властивості напівбезперервнолитих заготовок. Встановлено, що накладання вібрації на твердіючу заготовку усуває транскристалізацію, подрібнює макро- і мікроструктуру заготовок та підвищує властивості металу. Ключові слова: вібрація, кристалізація, структура, властивості, заготовка, сплав. On aluminum alloy AD31 influence of vibration on processes of crystallization, structurization and property continuously preparations is studied. It is established that vibration imposing on hardening preparation eliminates transcrystallization, crushes macro- and a microstructure of preparations and raises properties of metal. Keywords: vibration, crystallization, structure, properties, preparation, an alloy Анализ современных представлений о характере влияния вибрации на кристал- лизующиеся сплавы показывает, что она играет важную роль в формировании кристаллической структуры и ее дисперсности при затвердевании непрерывно- литых заготовок [1]. Вместе с тем, результаты по измельчению кристаллической структуры получены, в основном, при низкочастотной вибрации затвердевающих стальных заготовок. Что касается формирования непрерывнолитых заготовок из ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2011 № 5 (89) 4� новые методы и прогрессивные технологии литья алюминиевых сплавов в условиях вибрационного воздействия, то здесь еще мно- гое неясно из-за малого количества исследований по этому вопросу, а также их глубины. В настоящей работе изучено влияние вибрации на процессы кристалли- зации и структурообразования полунепрерывнолитых заготовок из алюминиевого сплава АД31. Объектом исследования были круглые заготовки диаметром �3 мм, отливаемые на лабораторной установке с медным водоохлаждаемым кристаллизатором. Сплав выплавляли в индукционной печи с графитовым тиглем. температура заливки со- ставляла 930 °С (расплав перегревали с целью гарантированного получения в за- готовке транскристаллической структуры). Вибрацию накладывали на кристалли- затор, а также на кристаллизатор и заготовку с частотой 133 Гц и амплитудой 1 мм и ориентацией последней в вертикальной плоскости. Вибратор эксцентрикового типа крепили к плите кристаллизатора и затравке заготовки. Параметры вибрации (частота – 0-1�0 Гц, амплитуда – 0-3 мм) регулировали посредством изменения напряжения, питающего электродвигатель, и диаметра эксцентрика. Для металлографического и термического анализов, а также определения плотности и механических свойств металла из различных зон заготовок вырезали темплеты и образцы. Образцы сплава АД31 травили на макро- и микроструктуру стандартными реактивами. Проявленные структуры фотографировали. термический анализ образцов, вырезанных из центральных зон контрольной и опытных заготовок, производили на установке, состоящей из аналого-цифрового преобразователя N/uSB 91�2, хромель-алюмелевых термопар и специальной пробницы. Образец помещали в пробницу, расплавляли, перегревали до 7�0 0С и затем охлаждали до полного затвердевания в специальных условиях. Полученные кривые охлаждения анализировались согласно методике [2] при помощи компьютерной программы «Анализатор сплавов Thermex». Программа позволяет в автоматическом порядке разметить кривую охлаждения на участки, отвечающие за тепловыделения различ- ных структурных составляющих анализируемого сплава. При этом предполагается последовательный характер образования структурных составляющих. Разрывные образцы испытывали по ГОСту 1497-84. химический состав алюминиевого сплава АД31 приведен в табл 1. Экспериментальные кривые охлаждения с расчетными кривыми темпа охлаж- дения приведены на рис. 1. Данные по температурным интервалам выделения фаз, процентному их со- держанию и скорости кристаллизации определены по трем кривым охлаждения и сведены в табл. 2. Анализ приведенных данных позволяет говорить о следующем характере струк- турообразования. Основным фазовым превращением является образование пер- вичных кристаллов Al α-твердого расплава. Для исследуемых заготовок № 1-3 оно происходит соответственно в интервале температур ��0-�47, ��0-�44, ��0-�31 0С и занимает до 90 % фазового перехода, а предшествующая виброобработка спо- собствует увеличению объемной доли этой фазы с одновременным увеличением интервала температур выделения (см. табл. 2). При этом переохлаждение с река- лесценцией составляет порядка 0,3-0,� 0С. Следующим превращением, вероятно, является образование неравновесной вырожденной эвтектики α-Al+FeAl3 в интервале температур от �47 (�44 и �31) и при- мерно до �90 0С. Содержание данного превращения составляет порядка 9-14 %. таблица 1. химический состав сплава Ад31 Содержание элементов, % Al Si Mn Mg Ti Cu Fe Основа 0,10 0,0083 0,010 0,012 0,006 0,26 4� ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2011. № 5 (89) новые методы и прогрессивные технологии литья тем-ра, [0C] тем-ра, [0C] тем-ра, [0C] темп, [1/с] темп, [1/с] темп, [1/с] 7�0,427 48,�33 �20,2�1 �40,212 7�0,174 400,412 �20,417 �40,422 0,000 401,�11 �20,933 �40,3�� 7�9,778 400,290 14�,�0097,0�7 242,��7194,133 Время,[c] 0,004 e A lF e 0,00� 0,002 -0,000 aA l e A lS iF e aA l e A lF e e A lS iF e 0,00� 0,004 0,002 -0,000 22�,��7181,33313�,00090,��74�,3330,000 aA l e A lF e e A lS iF e 0,000 -0,000 0,002 0,004 0,00� 44,133 88,2�7 132,400 17�,�33 220,��7 Время, [c] Время, [c] 1 2 1 2 1 2 в б а Рис. 1. термограммы алюминиевого сплава АД31: 1 – кривая охлаж- дения, 2 – темп охлаждения; образцы № 1-2 (а), 2-2 (б), 3-2 (в) ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2011 № 5 (89) 47 новые методы и прогрессивные технологии литья Последним превращением (в районе �90-��8 0С) является образование низко- температурной эвтектики на основе Al-Si-Fe. Содержание данного превращения составляет порядка 0,3-0,8 %. Следует отметить, что вибрация мало повлияла на скорость кристаллизации как отдельных фаз, так и образцов в целом. По-видимому, это связано с идентичными теплофизическими условиями охлаждения центральных объемов контрольной и опытных заготовок, что подтверждается кривыми темпа охлаждения образцов, при- веденными на рис. 1. Здесь необходимо отметить, что авторами сделано допущение о последовательной кристаллизации фаз (температурные интервалы кристалли- зации фаз определены по кривым охлаждения, приведенным на рис. 1). На самом деле температурные интервалы кристаллизации фаз несколько смещены по отно- шению друг к другу, то есть имеет место «накладка». Однако это обстоятельство не изменяет очередность кристаллизации фаз. При этом температурные и временные интервалы кристаллизации фаз определяются их составом. Вместе с тем, вибрация существенно повлияла на формирование кристалличе- ской структуры заготовок, о чем свидетельствуют данные, представленные в табл. 3 и приведенные на рис. 2 макроструктуры осевых продольных темплетов заготовок. Наложение вибрации на затвердевающую заготовку приводит практически к полному устранению поверхностных и подкорковых дефектов (рис. 2, а, б), транскристал- лизации, существенному сужению зоны столбчатых кристаллов и, соответственно, расширению зоны равноосных кристаллов, а также измельчению кристаллической структуры (рис. 2, табл. 3). При воздействии вибрации на затвердевающий расплав происходит обламывание растущих ветвей дендритов на фронте затвердевания и в расплаве, что значительно увеличивает количество зародышей кристаллизации и приводит к измельчению макроструктуры опытных заготовок. Больший эффект получен при одновременном наложении вибрации на кристаллизатор и заготовку (заготовка № 3). Дисперсность макроструктуры во многом определяет дисперсность микрострук- туры сплава. Об этом свидетельствуют данные о среднем размере микрозерна в периферийной и центральной зонах заготовок (табл. 4). как видно, вибрация обеспечила формирование заготовок с дисперсной микро- структурой практически по всему поперечному сечению. Особенно это относится к совместной вибрации кристаллизатора и заготовки (заготовка № 3). Структура периферийных зон всех заготовок представляет собой кристаллы α-твердого раствора на основе алюминия и эвтектику, которая кристаллизовалась в междендритных пространствах. По мере продвижения к центру заготовок в структуре доля двойной α-Al+FeAl 3 и низкотемпературной AlSiFe эвтектики увеличивается. В контрольной заготовке характер кристаллизации приводит к увеличению в ее Примечание: образцы 1-2 – контрольный; 2-2 – вибрация кристаллизатора; 3-2 – вибрация кристалли- затора и заготовки таблица 2. параметры кристаллизации фаз сплава Ад31 номер образцов Тип фазы Интервал кристал- лизации фаз, °С Объемная доля фаз, % Скорость кристаллизации фаз, %/с 1-2 α-Al 660-646 85,5 1,28 є(α-Al+FeAl3) 647-588 14 0,47 єAlSiFe 588-568 0,5 0,06 2-2 α-Al 660-644 86,9 1,24 є(α-Al+FeAl3) 644-591 12,3 0,44 єAlSiFe 591-568 0,8 0,09 3-2 α-Al 660-631 90,5 1,09 є(α-Al+FeAl3) 631-590 9,3 0,41 єAlSiFe 590-575 0,3 0,05 48 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2011. № 5 (89) новые методы и прогрессивные технологии литья центральной части количества двойной эвтектики, а также количества неметалли- ческих включений и мелких пор. В заготовках, затвердевших под воздействием ви- брации, отмечено более равномерное распределение эвтектической составляющей и неметаллических включений. По мере роста эвтектической колонии α−Al+FeAl3 примеси уходят на ее перифе- рию, где создаются условия для кристаллизации тройных эвтектик. тройные эвтек- тики, содержащие железо, образуют скелетообразные кристаллы как в контрольной, так и опытных заготовках. Все заготовки содержат небольшое количество неметаллических включений, которые в самых «загрязненных» местах соответствуют 1 баллу (ГОСт 1778-70). Строчечные неметаллические включения отсутствуют. Перечисленные выше изменения в макро- микроструктуре заготовок под воз- Примечание: 1 – контрольная заготовка; 2, 3 – опытные таблица 3. параметры структуры заготовок сплава Ад31(до центра) номер образцов Зона столбчатых кристаллов, мм Зона равноосных кристаллов, мм Столбчатые кристаллы Равноосные кристаллы длина, мм ширина, мм длина, мм ширина, мм 1 20-28 5,0-7,5 1,5-2,0 0,1-0,3 2-5 2-3 2 12-15 17,5-20,0 0,3-0,6 0,1-0,15 0,3-0,55 0,3-0,55 3 10-13 20,0-23,0 0,05-0,1 0,01-0,03 0,1-0,2 0,1-0,2 номер заготовок Средний размер микрозерна, мкм периферийная зона центральная зона 1 380 187 2 178 140 3 160 90 таблица 4. средний размер микрозерна по зонам за- готовок а) б) Рис. 2. Макроструктура заготовок из сплава АД31: а – контрольная; б – опытная а б ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2011 № 5 (89) 49 новые методы и прогрессивные технологии литья действием вибрации обусловили изменения механических характеристик металла. так, предел прочности возрос с �7,� (заготовка № 1) до 8� МПа (заготовка № 3) при небольшом снижении пластичности (с 20,7 до 1�,4 %). Предел прочности металла центральной зоны возрос с �� до 99 МПа при том же снижении пластичности. как видно, вибрация оказала более существенное влияние на формирование централь- ной зоны заготовки. Вибрация обеспечила практически одинаковую плотность металла в пери- ферийной и центральной зонах заготовок (2,707 и 2,702 г/см3 соответственно). В контрольной заготовке плотность металла в периферийной зоне составляет 2,�8� г/см3, а в центральной – 2,��. Выполненные исследования показали, что наложение вибрации на затверде- вающую полунепрерывнолитую заготовку из алюминиевого сплава АД31 устраняет поверхностные и подкорковые дефекты, транскристаллизацию, измельчает макро- и микроструктуру заготовки, повышает плотность и прочностные характеристики металла. Более эффективным является наложение вибрации на кристаллизатор и заготовку одновременно. 1. Ефимов В. А., Эльдарханов А. С. технологии современной металлургии. – М.: Новые тех- нологии, 2004. – 784 с. 2. Смульский А. А., Семененко А. И., Елов С. М. термический анализ алюминиевых сплавов // Процессы литья. – 2002. – № 1. – С.10-1�. Поступила 09.0�.2011 удк 621.744.4 в. с. дорошенко, к. х. бердыев Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, киев конвейеры непрерывного действия для литья по рАЗовым моделям в песчАных ФормАх, упрочняемых под воЗдействием вАкуумА* Описаны конструкции конвейерных устройств, которые служат примерами реализации ин- новационных возможностей литья по разовым моделям и применения высокой текучести сухого песка с целью получения (в том числе в непрерывном режиме) ячеистых отливок. Рассмотрены примеры получения вакуумируемой формы при непрерывной формовке, а также форм на карусельной установке с заливкой металла при помощи магнитодинамиче- ского насоса. Ключевые слова: отливки, литье, конвейер, непрерывный, ЛГМ, ледяные модели. *Работа выполнена под научным руководством О. И. Шинского

Влияние вибрации на кристаллизацию, структуру и свойства полунепрерывнолитой заготовки

Institution

Ähnliche Einträge