Технология центробежного реолитья алюминиевых сплавов
Разработана технология изготовления из алюминиевых сплавов методом центробежного реолитья с вертикальной осью вращения фасонных отливок, дисковых и кольцевых тиксозаготовок с высокодисперсной недендритной морфологией кристаллической структуры, обеспечивающая существенное повышение уровня однородност...
Saved in:
| Published in: | Процессы литья |
|---|---|
| Date: | 2015 |
| Main Authors: | , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2015
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160433 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Технология центробежного реолитья алюминиевых сплавов / А.И. Семенченко, В.М. Дука, И.В. Хвостенко, В.Ю. Шейгам, А.Г. Вернидуб, Л.К. Шеневидько // Процессы литья. — 2015. — № 2. — С. 24-33. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859897727835439104 |
|---|---|
| author | Семенченко, А.И. Дука, В.М. Хвостенко, И.В. Шейгам, В.Ю. Вернидуб, А.Г. Шеневидько, Л.К. |
| author_facet | Семенченко, А.И. Дука, В.М. Хвостенко, И.В. Шейгам, В.Ю. Вернидуб, А.Г. Шеневидько, Л.К. |
| citation_txt | Технология центробежного реолитья алюминиевых сплавов / А.И. Семенченко, В.М. Дука, И.В. Хвостенко, В.Ю. Шейгам, А.Г. Вернидуб, Л.К. Шеневидько // Процессы литья. — 2015. — № 2. — С. 24-33. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Процессы литья |
| description | Разработана технология изготовления из алюминиевых сплавов методом центробежного реолитья с вертикальной осью вращения фасонных отливок, дисковых и кольцевых тиксозаготовок с высокодисперсной недендритной морфологией кристаллической структуры, обеспечивающая существенное повышение уровня однородности структуры и свойств литого металла во всем объеме отливки.
Розроблено технологію виготовлення із алюминієвих сплавів методом відцентрового реолиття з горизонтальною віссю обертання фасонних виливків, дискових та кільцевих тиксозаготівок з високодисперсною недендритною морфологією кристалічної структури, що забезпечує істотне підвищення рівня однорідності структури та властивостей литого металу в об’ємі виливка.
The manufacturing techniques from aluminium alloys by a method centrifugal rheocasting with a vertical axis of rotation for shaped castings, disk and ring tixocast bars with superfine nondendritic morphology of the crystal structure, providing essential increase of level of uniformity of structure and properties of cast metal in all volume of casting are developed.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:55:17Z |
| format | Article |
| fulltext |
24 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 2 (110)
Новые методы и прогрессивНые техНологии литья
УдК 621.74.042:669 715
А. и. семенченко, в. м. дука, и. в. хвостенко,
в. Ю. Шейгам, А. г. вернидуб, л. К. Шеневидько
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев
техНология цеНтробежНого реолитья
АлЮмиНиевых сплАвов
Разработана технология изготовления из алюминиевых сплавов методом центробежного
реолитья с вертикальной осью вращения фасонных отливок, дисковых и кольцевых тиксо-
заготовок с высокодисперсной недендритной морфологией кристаллической структуры,
обеспечивающая существенное повышение уровня однородности структуры и свойств литого
металла во всем объеме отливки.
Ключевые слова: алюминий, кристаллизация, центробежное реолитье, морфология,
структура.
Розроблено технологію виготовлення із алюминієвих сплавів методом відцентрового реолиття
з горизонтальною віссю обертання фасонних виливків, дискових та кільцевих тиксозаготівок з
високодисперсною недендритною морфологією кристалічної структури, що забезпечує істот-
не підвищення рівня однорідності структури та властивостей литого металу в об’ємі виливка.
Ключові слова: алюміній, кристалізація, відцентрове реолиття, морфологія, структура.
The manufacturing techniques from aluminium alloys by a method centrifugal rheocasting with a
vertical axis of rotation for shaped castings, disk and ring tixocast bars with superfine nondendritic
morphology of the crystal structure, providing essential increase of level of uniformity of structure
and properties of cast metal in all volume of casting are developed.
Keywords: aluminium, crystallization, centrifugal rheocasting, morphology, structure.
Формообразование литых заготовок из твердо-жидкого металла в корне меня-
ет традиционные представления о технологических и служебных характери-
стиках литейных алюминиевых сплавов и требует принудительного характера за-
полнения рабочей полости литейной формы под высоким давлением [1].
Поэтому основная масса отливок реолитья (за исключением тиксозаготовок) про-
изводится на машинах литья под давлением или методами штамповки твердо-жидких
сплавов. На наш взгляд на рынке технологий реолитья алюминиевых сплавов имеют
перспективы также и методы центробежного литья, в первую очередь, для произ-
водства цилиндрических и кольцевых тиксозаготовок и фасонных отливок, близких
по конфигурации к телам вращения, для изделий ответственного назначения.
Преимуществами центробежного литья является повышение производитель-
ности труда, возможность полной механизации и автоматизации, уменьшение
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 2 (110) 25
Новые методы и прогрессивные технологии литья
потребности в высококвалифицированной рабочей силе, что наряду с повышени-
ем физико-механических и эксплуатационных характеристик литого металла при
одновременном снижении материальных и энергетических затрат обеспечивает
высокую конкурентоспособность данных технологий, в том числе перед ковкой и
другими технологиями рынка заготовительных производств.
Вместе с тем, одним из основных недостатков традиционных методов центро-
бежного литья, кроме потребности специализированного оборудования, является
искусственное увеличение силы тяжести более тяжелых компонентов в составе ис-
пользуемых сплавов, включая железосодержащие интерметаллиды, под действием
центробежных сил, что может привести к неоднородности химического и фазового
состава сплава в объеме отливки. В условиях заливки в полость литейной формы
металла в твердо-жидком состоянии опасность повышения уровня ликвации ком-
понентов в значительной степени устраняется, а снижение температуры заливки
расплава позволяет обеспечить дополнительную экономию дорогостоящих алю-
миниевых сплавов и энергоресурсов, а также резко повысить стойкость литейной
оснастки и улучшить экологические характеристики.
В настоящее время одним из наиболее перспективных методов приготовления
металлической суспензии для реализации технологий реолитья алюминиевых
сплавов благодаря своей простоте и отсутствию необходимости использования
сложного и дорогостоящего оборудования является прямой термической метод.
Скорость охлаждения расплава в момент реализации процесса зарождения цен-
тров кристаллизации в рамках данного метода реолитья поддерживается на высоком
уровне, а далее на этапе роста зародившихся центров она резко снижается, что
обычно достигается при заливке низкоперегретого сплава в тонкостенную форму.
В работе [2] показано, что основной причиной формирования недендритной
структуры при использовании прямого термического метода реолитья является
движение расплава в момент роста кристаллов. При этом недендритная морфология
формируется независимо от природы потока вследствие его воздействия на меж-
фазную поверхность на границе расплав-кристалл, которая приводит к переходу от
регулярной дендритной морфологии к хаотически ветвящейся.
В разработанной технологии центробежного реолитья сочетание тепловых ус-
ловий прямого термического метода реолитья и непрерывного движения расплава
на этапах заливки, зарождения центров кристаллизации первичной фазы и их роста
достигается в условиях заливки металла в полость литейной формы по тонкостен-
ному металлическому желобу.
Экспериментальные исследования влияния температуры заливки расплава
и воздействия центробежных сил на формирование кристаллической структуры
первичной фазы и свойства металла опытных отливок, изготовленных из сплава
АК7 в условиях центробежного литья, проводили на лабораторной установке с вер-
тикальной осью вращения, принципиальная схема которой представлена на рис. 1.
Установка центробежного литья включает вращающуюся массивную металли-
ческую форму, которая состоит из двух полуформ 1, скрепленных между собой
болтами 9, заливочную воронку или тонкостенный металлический желоб 10 для
заливки расплава в рабочую полость литейной формы, электродвигателя с валом
8, ведущего 6 и ведомого 5 шкивов, приводного ремня 7, вала 3, закрепленного в
подшипниках 4, гайки 2.
В качестве объекта исследования была выбрана промышленная отливка оребрен-
ного кольцевого диска. Опытная литейная форма, смонтированная на установке цен-
тробежного литья, и экспериментальные отливки представлены на рис. 2. Наружный
и внутренний диаметры экспериментальной отливки детали «турбинка гидромуфты»
равны 80 и 220 мм соответственно. Толщина кольцевого диска отливки – 8 мм, а дли-
на, высота и толщина ребер соответственно равны 60, 10 и 5 мм. Рабочую полость
литейной формы окрашивали теплоизоляционной литейной краской.
Металл для проведения экспериментальных исследований выплавляли в лабо-
раторной плавильной печи сопротивления емкостью рабочего тигля до 5 кг алюми-
26 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 2 (110)
Новые методы и прогрессивные технологии литья
ниевого расплава. Для предотвращения
возможности загрязнения расплава при-
месями железа использовали чугунный
тигель с обмазкой его рабочей поверх-
ности специальным составом. В качестве
шихтового материала использовали ранее приготовленный базовый сплав марки
АК7 (7,7 % Si; 0,63 % Mg; 0,47 % Fe).
После расплавления шихты и перегрева расплава до температуры 720-730 0С
проводили экспрессный контроль его химического и фазового состава, а также тем-
пературных параметров процесса кристаллизации сплава методом компьютерного
термического анализа [3]. Термограмма процесса кристаллизации контрольного
образца рабочего сплава приведена на рис. 3. Температура начала кристаллизации
первичной фазы (α-твердого раствора алюминия) согласно данным термического
анализа равняется 608 0С, а температура кристаллизации эвтектической состав-
лящей – 565 0С.
С учетом установленного значения температуры ликвидуса сплава экспе-
рименты проводились при температурах заливки расплава 700, 640, 627, 620,
615 и 605 0С (рис. 4). Рабочая температура литейной формы в момент заливки
равнялась 240±10 0С.
В процессе каждого эксперимента расплав, находящийся в плавильной печи
при температуре 720-730 0С, зачерпывали специальным разливочным ковшом
со стационарно установленной и подключенной через АЦП к персональному ком-
пьютеру термопарой типа ХА и при достижении требуемой величины температуры
заливки производили заливку расплава через тонкостенный металлический желоб
в рабочую полость литейной формы, вращающуюся со скоростью 400 оборотов в
минуту. После окончания процесса затвердевания и охлаждения металла отливки
до 450-400 0С прекращали вращение формы, производили ее разборку и удаление
опытной отливки.
Рис. 2. Опытная литейная форма (а), смон-
тированная на лабораторной установке
центробежного литья, и экспериментальные
отливки (б) из сплава марки АК7
а
б
Рис. 1. Схема лабораторной установки
центробежного литья с вертикальной осью
вращения: 1 − полуформы; 2 − гайки; 3 −
вал; 4 − подшипники; 5 − ведомый шкив;
6 − ведущий шкив; 7 − приводной ремень;
8 − электородвигатель; 9 − крепежные
болты; 10 − заливочный лоток
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 2 (110) 27
Новые методы и прогрессивные технологии литья
После контроля плотности металла экспериментальных отливок производили их
порезку для изучения структуры и свойств литого металла. На рис. 5-8 представлены
680,769 0,007
400,320
493,803
587,286
0,000
0,004
-0,001
0,001
Темп, 1/с
48,800 97,600 146,400 195,200 244,000
Время, с
т, 0С
аA
lS
i
e
A
lS
iF
e
e
A
S
F
M
c
e
A
lS
iM
g
Рис. 3. Термограмма процесса кристаллизации рабочего сплава марки АК7
Время, с
Рис. 4. Диапазон экспериментальных температур заливки расплава
при изготовлении опытных отливок из сплава марки АК7 методом
центробежного реолитья
650
600
700
550
500
0 20 40 60 80 100 120 160 180 200
т
лиК
= 608 0С
т
ЭВТ
= 565 0С
Те
м
п
е
р
ат
ур
а,
0
С 0С
0С
0С
0С
0С
640
627
620
700
605
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-160433 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0235-5884 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:55:17Z |
| publishDate | 2015 |
| publisher | Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Семенченко, А.И. Дука, В.М. Хвостенко, И.В. Шейгам, В.Ю. Вернидуб, А.Г. Шеневидько, Л.К. 2019-11-05T21:58:39Z 2019-11-05T21:58:39Z 2015 Технология центробежного реолитья алюминиевых сплавов / А.И. Семенченко, В.М. Дука, И.В. Хвостенко, В.Ю. Шейгам, А.Г. Вернидуб, Л.К. Шеневидько // Процессы литья. — 2015. — № 2. — С. 24-33. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0235-5884 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160433 621.74.042:669 715 Разработана технология изготовления из алюминиевых сплавов методом центробежного реолитья с вертикальной осью вращения фасонных отливок, дисковых и кольцевых тиксозаготовок с высокодисперсной недендритной морфологией кристаллической структуры, обеспечивающая существенное повышение уровня однородности структуры и свойств литого металла во всем объеме отливки. Розроблено технологію виготовлення із алюминієвих сплавів методом відцентрового реолиття з горизонтальною віссю обертання фасонних виливків, дискових та кільцевих тиксозаготівок з високодисперсною недендритною морфологією кристалічної структури, що забезпечує істотне підвищення рівня однорідності структури та властивостей литого металу в об’ємі виливка. The manufacturing techniques from aluminium alloys by a method centrifugal rheocasting with a vertical axis of rotation for shaped castings, disk and ring tixocast bars with superfine nondendritic morphology of the crystal structure, providing essential increase of level of uniformity of structure and properties of cast metal in all volume of casting are developed. ru Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України Процессы литья Новые методы и прогрессивные технологии литья Технология центробежного реолитья алюминиевых сплавов Article published earlier |
| spellingShingle | Технология центробежного реолитья алюминиевых сплавов Семенченко, А.И. Дука, В.М. Хвостенко, И.В. Шейгам, В.Ю. Вернидуб, А.Г. Шеневидько, Л.К. Новые методы и прогрессивные технологии литья |
| title | Технология центробежного реолитья алюминиевых сплавов |
| title_full | Технология центробежного реолитья алюминиевых сплавов |
| title_fullStr | Технология центробежного реолитья алюминиевых сплавов |
| title_full_unstemmed | Технология центробежного реолитья алюминиевых сплавов |
| title_short | Технология центробежного реолитья алюминиевых сплавов |
| title_sort | технология центробежного реолитья алюминиевых сплавов |
| topic | Новые методы и прогрессивные технологии литья |
| topic_facet | Новые методы и прогрессивные технологии литья |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160433 |
| work_keys_str_mv | AT semenčenkoai tehnologiâcentrobežnogoreolitʹâalûminievyhsplavov AT dukavm tehnologiâcentrobežnogoreolitʹâalûminievyhsplavov AT hvostenkoiv tehnologiâcentrobežnogoreolitʹâalûminievyhsplavov AT šeigamvû tehnologiâcentrobežnogoreolitʹâalûminievyhsplavov AT vernidubag tehnologiâcentrobežnogoreolitʹâalûminievyhsplavov AT šenevidʹkolk tehnologiâcentrobežnogoreolitʹâalûminievyhsplavov |