Влияние виброгидроциркуляционной обработки расплава на структуру и свойства алюминиевых отливок
Исследовано влияние роторной виброгидроциркуляционной обработки экспериментального алюминиевого сплава (Si = 12 %, Cu = 4,5 %,Mg = 0,6 %)в надликвидусной области температур на структуру и свойства отливок. Отмечено, что эффективность обработки проявляется при низких перегревах расплава (< 50...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Процессы литья |
|---|---|
| Datum: | 2010 |
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2010
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49840 |
| 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: | Головаченко В.П., Борисов Г.П., Дука В.М., Вернидуб А.Г. / В.П. Головаченко, Г.П. Борисов, В.М. Дука, А.Г. Вернидуб // Процессы литья. — 2010. — № 5. — С. 78-82. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860107299964583936 |
|---|---|
| author | Головаченко, В.П. Борисов, Г.П. Дука, В.М. Вернидуб, А.Г. |
| author_facet | Головаченко, В.П. Борисов, Г.П. Дука, В.М. Вернидуб, А.Г. |
| citation_txt | Головаченко В.П., Борисов Г.П., Дука В.М., Вернидуб А.Г. / В.П. Головаченко, Г.П. Борисов, В.М. Дука, А.Г. Вернидуб // Процессы литья. — 2010. — № 5. — С. 78-82. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Процессы литья |
| description | Исследовано влияние роторной виброгидроциркуляционной обработки экспериментального алюминиевого сплава (Si = 12 %, Cu = 4,5 %,Mg = 0,6 %)в надликвидусной области температур на структуру и свойства отливок. Отмечено, что эффективность обработки проявляется при низких перегревах расплава (< 50 °С). В результате такого воздействия формируется тонкий разветвленный кремний с ориентированно лучистым строением колоний эвтектики. Достигнут уровень прочности 250 МПа для литых образцов и 350 МПа − для термообработанных при удлинении 1,8 и 3,0 % соответственно.
Досліджено вплив роторної віброгідроциркуляційної обробки експериментального алюмінієвого сплаву (Si = 12 %, Cu = 4,5 %, Mg = 0,6 %) в надліквідусній області температур на структуру та властивості виливків. Встановлено, що ефективність обробки виявляється при низькому перегріві розплаву (< 50 °С). Під впливом такої дії формується тонкий розгалужений кремній з веєроподібною будовою колоній евтектики. Досяґнутий рівень міцності 250 МПа для литих зразків та 350 Мпа − для термооброблених при подовженні 1,8 та 3,0 % відповідно.
The influence of vibro-and-hydrocirculating treatment of the test aluminum alloy (Si = 12 %, Cu = 4,5 %, Mn = 0,6 %) in the over liquidus temperature areas and its influence on structure and properties of castings was researched. It was noted that efficiency of treatment became apparent by low overheats of the melt (< 50 °C). Owing to such interaction the fine silicon in flabellate eutectic colonies is formed. The level of strength of the cast samples in 250 and 350 MПa which had been heat treated by elongation 1,8 and 3,0 % correspondingly was achieved.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:32:23Z |
| format | Article |
| fulltext |
78 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 5 (83)
ЗАТВЕРДЕВАНИЕ СПЛАВОВ
УДК 669.718:62-412:674.81
В. П. Головаченко, Г. П. Борисов, В. М. Дука,
А. Г. Вернидуб
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев
ВЛИяНИЕ ВИБРОГИДРОцИРКУЛяцИОННОй ОБРАБОТКИ
РАСПЛАВА НА СТРУКТУРУ И СВОйСТВА АЛюМИНИЕВых
ОТЛИВОК
Исследовано влияние роторной виброгидроциркуляционной обработки экспериментального
алюминиевого сплава (S� � 12 �� �� � 4�5 �� �� � 0�� �) в надликвидусной области темпера-S� � 12 �� �� � 4�5 �� �� � 0�� �) в надликвидусной области темпера- � 12 �� �� � 4�5 �� �� � 0�� �) в надликвидусной области темпера-�� � 4�5 �� �� � 0�� �) в надликвидусной области темпера- � 4�5 �� �� � 0�� �) в надликвидусной области темпера-�� � 0�� �) в надликвидусной области темпера- � 0�� �) в надликвидусной области темпера-
тур на структуру и свойства отливок. Отмечено� что эффективность обработки проявляется
при низких перегревах расплава (< 50 оС). В результате такого воздействия формируется
тонкий разветвленный кремний с ориентированно лучистым строением колоний эвтектики.
Достигнут уровень прочности 250 МПа для литых образцов и 350 МПа − для термообрабо-
танных при удлинении 1�8 и 3�0 � соответственно.
Ключевые слова: алюминиевый сплав� виброгидроциркуляционная обработка� эвтектиче-
ские колонии� физико-механические свойства отливок.
Досліджено вплив роторної віброгідроциркуляційної обробки експериментального
алюмінієвого сплаву (S� � 12 �� �� � 4�5 �� �� � 0�� �) в надліквідусній області температур
на структуру та властивості виливків. Встановлено� що ефективність обробки виявляється при
низькому перегріві розплаву (< 50 оС). Під впливом такої дії формується тонкий розгалужений
кремній з веєроподібною будовою колоній евтектики. Досяґнутий рівень міцності 250 МПа для
литих зразків та 350 МПа − для термооброблених при подовженні 1�8 та 3�0 � відповідно.
Ключові слова: алюмінієвий сплав� віброгідроциркуляційна обробка� евтектичні колонії�
фізико-механічні властивості виливків.
The �nfl�ence of v�bro-and-hydroc�rc�lat�n� treatment of the test al�m�n�m alloy (S� � 12 ��
�� � 4�5 �� �n � 0�� �) �n the over l�q��d�s temperat�re areas and �ts �nfl�ence on str�ct�re and
propert�es of cast�n�s was researched. It was noted that eff�c�ency of treatment became apparent
by low overheats of the melt (< 50 °�). Ow�n� to s�ch �nteract�on the f�ne s�l�con �n flabellate e�tect�c
colon�es �s formed. The level of stren�th of the cast samples �n 250 and 350 �Пa wh�ch had been
heat treated by elon�at�on 1�8 and 3�0 � correspond�n�ly was ach�eved.
Keywords: al�m�n�m alloy, v�bro-and-hydroc�rc�lat�n� treatment� e�tect�c colon�es� phys�cal-
mechan�cal propert�es
Виброгидроциркуляционное воздействие способствует интенсификации зароды-
шеобразованию за счет активации неметаллических включений, которые становятся
центрами кристаллизации [1].
Процесс активации неметаллических включений связан с возникновением сил
вязкостного трения между частицей примеси и расплавом, вызванным относитель-
ным перемещением жидкости.
В процессе виброгидроциркуляционной обработки затвердевающего металла
дополнительные центры кристаллизации могут образовываться в контактной зоне
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 5 (83) 79
Затвердевание сплавов
расплав-активатор, а также за счет механического разрушения и последующего
замешивания оксидной пленки на поверхности расплава при развитии волновых
процессов.
Количество центров кристаллизации и условия их роста, очевидно, будут зави-
сеть от интенсивности виброгидроциркуляционного воздействия и условий тепло-
массопереноса.
В процессе кристаллизации сложнолегированных высокопрочных эвтектических
силуминов образуются интерметаллиды, морфология которых может существенным
образом влиять на литейные и физико-механические свойства сплавов.
В данной работе проведены исследования влияния виброгидроциркуляционной
обработки расплава на структуру и физико-механические свойства эксперимен-
тального алюминиевого сплава (Si = 12 %; Cu = 4,5 %; Fe = 0,356 %; Mn = 0,6 %; Cr =
= 0,1 %; Ni = 0,4 %; Ti = 0,1 %) в диапазоне температур перегрева Тл+180 оС (где Тл –
температура ликвидуса).
Виброгидроциркуляционную обработку порции расплава проводили в мерном
ковше емкостью 0,3 кг с установленной в нем хромель-алюмелевой термопарой,
показания которой фиксировали на дисплее персонального компьютера. Погреш-
ность измерения температуры составляла ± 1 оС, что достигалось предварительной
тарировкой по температуре плавления алюминия высокой чистоты.
Упругие колебания создавали в надликвидусной области температур посред-
ством вращающегося роторного эксцентрикового активатора (ε – 1,5 мм), изготов-
ленного из особо плотного графита марки МПГ-6. Частота виброгидроциркуляци-
онного воздействия составляла 80 Гц.
Предварительное гидромоделирование процесса с использованием вспучен-
ных полистироловых шариков диаметром 0,5 мм плотностью 1 г/см3 наглядно по-
казало эффективность такого воздействия, в результате которого осуществляется
не только винтовая гидроциркуляция объема жидкости за счет сил трения между
поверхностями активатора и расплава, но и относительное перемещение инокуля-
торов (шариков) в контактном слое со скоростью 6 см/с, фиксируемое с помощью
«светового ножа» [2].
В процессе гидромоделирования наблюдалось интенсивное центробежное пере-
мещение поверхностных слоев воды в зоне действия эксцентрикового роторного
активатора, часть которого выступала над поверхностью воды.
С использованием метода термического анализа были установлены температуры
ликвидуса и солидуса исследуемого алюминиевого сплава, которые составили со-
ответственно 568 и 505 оС. Механические испытания проводили на литых образцах
диаметром 10 мм и длиной 100 мм, полученных методом вакуумвсасывания при
остаточном давлении 0,6 МПа с использованием мерного ковша и двухместной
неокрашенной металлической формы. Литые образцы подвергали упрочняющей
термической обработке: закалке на воду (Т – 490 оС, τ – 8 ч) и искусственному ста-
рению (Т – 120 оС, τ – 30 ч).
На рис. 1, а-б приведена микроструктура литых исходных образцов в зависимости
от температуры расплава, а на рис. 1, в-д, изготовленных из алюминиевого сплава,
обработанного роторным активатором.
Анализ микроструктуры исходных литых образцов свидетельствует об измель-
чении кремниевой эвтектики и наличии первичных неравновесных дендритов
α-твердого раствора при повышенных температурах литья (760 оС). При малых
перегревах над линией ликвидуса (Тл+32 оС) наблюдается увеличение размеров
сечений эвтектического кремния. Так, длина сечений эвтектического кремния в
среднем достигает 80-120 мкм при Тз
600 оС и 5-30 мкм − при Тз 760 оС. Первичные
кристаллы α-твердого раствора при малых перегревах кристаллизуются в виде ро-
зеток, размер которых составляет 50-90 мкм, в то время как длина дендритов при
Тз 760 оС достигает 250-350 мкм, что связано с более неравновесными условиями
затвердевания. Эвтектические интерметаллидные включения (вероятно, на основе
80 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 5 (83)
Затвердевание сплавов
(FeMn)3Si2Al15 и (FeNiCrMnCu)xSiyAlz) характеризуются разветленной пластинчатой
формой.
Длина и ширина сечений таких разветвленных интерметаллидов может достигать
150-200 и 20-30 мкм соответственно, рис. 1, б.
В результате виброгидроциркуляционной обработки расплава при низких его
перегревах (5-8 оС) наблюдаются области с измельченным эвтектическим кремни-
ем, морфология эвтектических колоний при этом приобретает преимущественно
веерообразный характер с длиной сечений пластин кремния 75-100 мкм. Влияние
виброгидроциркуляционной обработки на морфологию интерметаллидов прояви-
лось в их диспергировании.
При наложении виброгидроциркуляционного воздействия на жидкий металл,
находящийся в мерном ковше при высоких температурах перегрева (80-140 оС),
эффект обработки не влияет на морфологию структурных составляющих при даль-
нейшей кристаллизации.
На рис. 2, 3 приведено изменение механических свойств литых образцов, из-
а б
в г
д
Рис. 1. Микроструктура литых образцов,
изготовленных из экспериментального
эвтектического алюминиевого сплава:
а – Т
з
= 760 0С (исходный); б – Т
з
= 600 0С
(исходный); в – Т
з
= 620 0С, обработанный
роторным активатором; г – Т
з
= 600 0С,
обработанный роторным активатором;
д – Т
з
= 575 0С, обработанный роторным
активатором
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 5 (83) 81
Затвердевание сплавов
готовленных из алюминиевого расплава
при разных температурах заливки, под-
вергшегося виброгидроциркуляционной
обработке.
Уровень предела прочности литых
образцов из обработанного расплава
при температурах литья 620-730 оС со-
ставил 250 МПа, не обработанных – в
среднем 220 МПа. В диапазоне темпе-
ратур от 620 до 570 оС наблюдается сни-
жение свойств до 175 МПа, что связано
с дефицитом питания затвердевающей
отливки, вызванное повышением вязко-
сти расплава.
Наибольший эффект виброгидроцир-
куляционной обработки расплава прояв-
ляется в повышении пластичности литых
образцов. Так, относительное удлинение
литых образцов составило 1,8 %, что
в 2,2-3,0 раза выше исходного. Такой
эффект достигается, прежде всего, за
счет эвтектического кремния, колонии
которого принимают более компактный
кустоподобный (веерный) характер, обе-
спечивая тем самым повышение физико-
механических свойств отливок.
Упрочняющая термическая обработ-
ка литых образцов из обработанного
сплава позволила повысить их уровень
прочности до 330-350 МПа, а также от-
носительное удлинение до 3 %, то есть
в 1,5 раза за счет выделений упрочняю-
щих фаз Mg
2
Si, CuAl
2
и образования зон
Гинье-Пристона. Следует отметить, что
литые образцы, изготовленные из об-
работанного экспериментального алю-
миниевого сплава, отличаются высокой
стабильностью свойств в широком диа-
пазоне температур литья 620-730 оС.
Таким образом, наложение роторного
виброгидроциркуляционного воздействия
на сложнолегированный алюминиевый
расплав системы Al-Si-Cu, обладающий
хорошими литейными свойствами, ока-
зывает положительное воздействие на по-
вышение физико-механических свойств
литых образцов в основном за счет из-
мельчения колоний на основе кремния и
диспергированния интерметаллидов.
Плотность литых обработанных образ-
цов находится в диапазоне 2,73-2,75 г/см3,
причем с понижением температуры литья (Тл+30 оС) она снижается и достигает
значений 2,72-2,73 г/см3, что связано с дефицитом питания затвердевающей от-
ливки (рис. 4).
σ, МПа
350
300
250
200
150
100
570 610 650 690 730 Т, оС
1
2
3
3
4
2
1
δ
Н
δ
о
σ
о
σ
Н
δ, %
Рис. 3. Влияние виброгидроциркуляционной
и термической обработки на механические
свойства литых образцов: 1, 3 – расплав,
обработанный активатором; 2, 4 – исходный
расплав
γ, г/см2
2,75
2,74
2,73
2,72
2,71
570 610 650 690 730 Т, 0С
1
2
γ
о
γ
н
Рис. 4. Влияние температуры расплава на
плотность литых образцов: 1 – расплав,
обработанный активатором; 2 – исходный
расплав
σ, МПа
350
300
200
100
150
250
570 610 650 690 730 Т, 0С
3
2
1
1
2
3
4
σ
о
σн
δ
о
δн
Рис. 2. Влияние виброгидроциркуляционной
обработки на механические свойства литых
образцов: 1, 3 – расплав, обработанный акти-
ватором; 2, 4 – исходный расплав
δ,%
82 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 5 (83)
Затвердевание сплавов
Выводы
Эффективность воздействия виброгидроциркуляционной обработки эксперимен-
тального алюминиевого расплава на структуру и свойства литого металла наиболее
полно проявляется при низких температурах его перегрева (< 50 оС). В результате
такого воздействия формируются компактные веерообразные эвтектические коло-
нии с весьма тонким разветвленным кремнием и измельченные интерметаллидные
включения. Достигнут уровень прочности 250 МПа для литых образцов и 350 МПа –
для термообработанных при относительном удлинении 1,8 и 3,0 % соответственно.
Учитывая хорошие литейные свойства и низкую горячеломкость экспериментального
алюминиевого сплава, последний может использоваться при изготовлении отливок
литьем в кокиль и под давлением.
1. Ефимов В. А.� Эльдарханов А. С. Физические методы воздействия на процессы затверде-
вания сплавов. − М.: Металлургия, 1995. − 272 с.
2. Гидромоделирование процесса виброциркуляционной обработки алюминиевых спла-
вов и ее влияние на структуру и свойства отливок / В. П. Головаченко, Г. П. Борисов,
Н. П. Исайчева и др. // Процессы литья. − 2004. − № 1. − С. 65-69.
Поступила 09.07.2010
ВНИМАНИЕ!
Предлагаем разместить в нашем журнале рекламу Вашей продукции или ре-
кламный материал о Вашем предприятии. Редакция также может подготовить
заказной номер журнала.
Стоимость заказного номера - 4000 грн.
Расценки на размещение рекламы
(цены приведены в гривнях)
Размещение
Рекламная
площадь
Стоимость, грн.
Рекламные блоки в текстовой части журнала
Цветные 1/2 страницы
1/3 страницы
1/4 страницы
900
600
300
Черно-белые 1/2 страницы
1/3 страницы
1/4 страницы
550
380
200
цветная реклама на обложке
Третья страница
обложки
1 страница
1/2 страницы
1/4 страницы
2800
1400
700
Четвертая страница
обложки
1 страница
1/2 страницы
1/3 страницы
3100
1550
1000
При повторном размещении рекламы - скидка 15 %
Наш адрес: Украина, 03680, г. Киев-142, пр. Вернадского, 34/1
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины
Справки телефон: (044) 424-12-50, 424-04-10, 424-34-50
факс: (044) 424-35-15; E-mall: proclit@ptima.kiev.ua
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-49840 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0235-5884 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:32:23Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Головаченко, В.П. Борисов, Г.П. Дука, В.М. Вернидуб, А.Г. 2013-09-28T18:01:52Z 2013-09-28T18:01:52Z 2010 Головаченко В.П., Борисов Г.П., Дука В.М., Вернидуб А.Г. / В.П. Головаченко, Г.П. Борисов, В.М. Дука, А.Г. Вернидуб // Процессы литья. — 2010. — № 5. — С. 78-82. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 0235-5884 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49840 669.718:62-412:674.81 Исследовано влияние роторной виброгидроциркуляционной обработки экспериментального алюминиевого сплава (Si = 12 %, Cu = 4,5 %,Mg = 0,6 %)в надликвидусной области температур на структуру и свойства отливок. Отмечено, что эффективность обработки проявляется при низких перегревах расплава (< 50 °С). В результате такого воздействия формируется тонкий разветвленный кремний с ориентированно лучистым строением колоний эвтектики. Достигнут уровень прочности 250 МПа для литых образцов и 350 МПа − для термообработанных при удлинении 1,8 и 3,0 % соответственно. Досліджено вплив роторної віброгідроциркуляційної обробки експериментального алюмінієвого сплаву (Si = 12 %, Cu = 4,5 %, Mg = 0,6 %) в надліквідусній області температур на структуру та властивості виливків. Встановлено, що ефективність обробки виявляється при низькому перегріві розплаву (< 50 °С). Під впливом такої дії формується тонкий розгалужений кремній з веєроподібною будовою колоній евтектики. Досяґнутий рівень міцності 250 МПа для литих зразків та 350 Мпа − для термооброблених при подовженні 1,8 та 3,0 % відповідно. The influence of vibro-and-hydrocirculating treatment of the test aluminum alloy (Si = 12 %, Cu = 4,5 %, Mn = 0,6 %) in the over liquidus temperature areas and its influence on structure and properties of castings was researched. It was noted that efficiency of treatment became apparent by low overheats of the melt (< 50 °C). Owing to such interaction the fine silicon in flabellate eutectic colonies is formed. The level of strength of the cast samples in 250 and 350 MПa which had been heat treated by elongation 1,8 and 3,0 % correspondingly was achieved. ru Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України Процессы литья Затвердевание сплавов Влияние виброгидроциркуляционной обработки расплава на структуру и свойства алюминиевых отливок Article published earlier |
| spellingShingle | Влияние виброгидроциркуляционной обработки расплава на структуру и свойства алюминиевых отливок Головаченко, В.П. Борисов, Г.П. Дука, В.М. Вернидуб, А.Г. Затвердевание сплавов |
| title | Влияние виброгидроциркуляционной обработки расплава на структуру и свойства алюминиевых отливок |
| title_full | Влияние виброгидроциркуляционной обработки расплава на структуру и свойства алюминиевых отливок |
| title_fullStr | Влияние виброгидроциркуляционной обработки расплава на структуру и свойства алюминиевых отливок |
| title_full_unstemmed | Влияние виброгидроциркуляционной обработки расплава на структуру и свойства алюминиевых отливок |
| title_short | Влияние виброгидроциркуляционной обработки расплава на структуру и свойства алюминиевых отливок |
| title_sort | влияние виброгидроциркуляционной обработки расплава на структуру и свойства алюминиевых отливок |
| topic | Затвердевание сплавов |
| topic_facet | Затвердевание сплавов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49840 |
| work_keys_str_mv | AT golovačenkovp vliânievibrogidrocirkulâcionnoiobrabotkirasplavanastrukturuisvoistvaalûminievyhotlivok AT borisovgp vliânievibrogidrocirkulâcionnoiobrabotkirasplavanastrukturuisvoistvaalûminievyhotlivok AT dukavm vliânievibrogidrocirkulâcionnoiobrabotkirasplavanastrukturuisvoistvaalûminievyhotlivok AT vernidubag vliânievibrogidrocirkulâcionnoiobrabotkirasplavanastrukturuisvoistvaalûminievyhotlivok |