Особливості тиксоформінгу високоміцного алюмінієвого сплаву ВАЛ10 в умовах імпульсного пресування
Physico-Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine (Kyiv, Ukraine) UDK 669.715:66.067 The work provides for the study of the possibilities of manufacturing high-quality castings of different thicknesses from high-strength aluminum casting alloy VAL10 (AM4,5Kd) in extreme cond...
Збережено в:
| Дата: | 2023 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
National Academy of Sciences of Ukraine, Physical-Technological Institute of Metals and Alloys of NAS of Ukraine
2023
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://plit-periodical.org.ua/index.php/plit/article/view/features-thyxophorming-high-strength-aluminum-alloy-val10-condit |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Casting Processes |
Репозитарії
Casting Processes| id |
oai:ojs2.localhost:article-23 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Casting Processes |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2023-05-31T05:04:18Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
високоміцний алюмінієвий сплав ВАЛ10 ультратонкостінна форма роторна обробка тиксоформінг мікроструктура механічні властивості |
| spellingShingle |
високоміцний алюмінієвий сплав ВАЛ10 ультратонкостінна форма роторна обробка тиксоформінг мікроструктура механічні властивості Головаченко, В. П. Пригунова, А. Г. Шеневідько, Л. К. Ісайчева, Н. П. Кошелєв, М. В. Вернидуб, А. Г. Особливості тиксоформінгу високоміцного алюмінієвого сплаву ВАЛ10 в умовах імпульсного пресування |
| topic_facet |
високоміцний алюмінієвий сплав ВАЛ10 ультратонкостінна форма роторна обробка тиксоформінг мікроструктура механічні властивості high-strength aluminum alloy VAL10 ultrathin form rotor processing thixoforming microstructure mechanical properties |
| format |
Article |
| author |
Головаченко, В. П. Пригунова, А. Г. Шеневідько, Л. К. Ісайчева, Н. П. Кошелєв, М. В. Вернидуб, А. Г. |
| author_facet |
Головаченко, В. П. Пригунова, А. Г. Шеневідько, Л. К. Ісайчева, Н. П. Кошелєв, М. В. Вернидуб, А. Г. |
| author_sort |
Головаченко, В. П. |
| title |
Особливості тиксоформінгу високоміцного алюмінієвого сплаву ВАЛ10 в умовах імпульсного пресування |
| title_short |
Особливості тиксоформінгу високоміцного алюмінієвого сплаву ВАЛ10 в умовах імпульсного пресування |
| title_full |
Особливості тиксоформінгу високоміцного алюмінієвого сплаву ВАЛ10 в умовах імпульсного пресування |
| title_fullStr |
Особливості тиксоформінгу високоміцного алюмінієвого сплаву ВАЛ10 в умовах імпульсного пресування |
| title_full_unstemmed |
Особливості тиксоформінгу високоміцного алюмінієвого сплаву ВАЛ10 в умовах імпульсного пресування |
| title_sort |
особливості тиксоформінгу високоміцного алюмінієвого сплаву вал10 в умовах імпульсного пресування |
| title_alt |
Features of Thyxophorming of High-Strength Aluminum Alloy VAL10 in Conditions of Pulse Pressing |
| description |
Physico-Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine (Kyiv, Ukraine)
UDK 669.715:66.067
The work provides for the study of the possibilities of manufacturing high-quality castings of different thicknesses from high-strength aluminum casting alloy VAL10 (AM4,5Kd) in extreme conditions of pulse thixoforming. As a result of the carried out researches features of thixoforming in the course of manufacturing of cast samples which design has thermal knots which cause occurrence of hot cracks are defined. It is established that the solid globular phase of the metal suspension practically does not form a framework, which, in turn, avoids the formation of hot cracks. The choice of modes of heating the workpieces and their subsequent thixoforming in the pseudo-solid state was made according to the data of differential thermal analysis (DTA), based on the constructed dependence "temperature - liquid phase fraction". Using ultrathin-thin sealed molds made of aluminum foil with a thickness of 300 μm, the peculiarities of the formation of the microstructure of castings with a diameter of 15 mm obtained from the liquid state of the melt VAL10, which were hardened in water, were investigated. It is shown that the casting temperature of 700 0C and 660 0C, cooling rate (3.1–6.2 0C/s) in combination with the simultaneous use of rotary treatment of aluminum melt significantly affect the morphology and size of dendrites of solid copper solution in aluminum (α-phases). In particular, at a casting temperature of 700 0C and a cooling rate of 6.2 0C/s in the castings is formed atypical for the alloy dendritic structure of the α-phase. Reducing the cooling rate to 3.1 0C/s under the conditions of rotary treatment dramatically changes the curing process and leads to the formation of a globular fine-grained structure of the α-phase. In the process of thixoforming, the temperature of the mold was maintained at the level of 310–320 0C. The amount of liquid phase in the pseudo-solid workpieces was 40 %. The velocity of the metal inlet into the cavity of the mold was about 50 m/s The metal suspension was highly liquid and completely filled the cavity (0.2 mm x 100 mm) along the mold connector. The obtained samples are characterized by the absence of cracks, and their mechanical properties after heat treatment according to the T6 regime were: σв = 410 MPa, δ = 5 %.
References
1 Zakharov A. M. (1980). Industrial alloys of non-ferrous metals. Phase composition and structural components. Moscow. [in Russian]. 2 Aristova N. A., Kolobnev I. F. (1977). Heat treatment of cast aluminum alloys. Moscow: Metallurgy. 144 p. [in Russian]. 3 Non-ferrous metals and alloys. Composite metallic materials / Ed. I. N. Friedlander: Encyclopedia. M.: Mashinostroenie, 2001. Vol. 2–3. 880 p. [in Russian]. 4 Wang Q., PANG C., Liv., He J. Effect High Magnetic Fields on the Distribution of Solute Elements in Al-alloys / Proc. 5-th Inst. Symp. On Electromagnetic Processing of Materials. Sendai: Japan, ISIJ. P. 387–390. 5 Bochvar S. G. (2012). Study of regularities and development of technological principles of out-of-furnace modification of the structure of aluminum alloy ingots using acoustic cavitation: Abstract thesis for the degree of Dr. Science (Engin.): spec. 05.16.09 "Materials Science". Moscow, 2012. 50 p. [in Russian].6 Golovachenko V. P., Borisov G. P., Duka V. M., Vernidub A. G. (2012). Casting of non-ferrous metals and alloys from metal foil. Casting processes. No. 2, pp. 40–44. [in Russian].7 Patent UA 94861C2. Method of casting blanks / Golovachenko V. P., Borisov G. P., Vernidub AG, Duka V. M. Publ. 2011. Bull. № 9. [in Ukrainian].8 Golovachenko V. P., Borisov G. P., and Vernidub A. G. (2014). Effect of temperature and rotary treatment on hot brittleness of high-strength aluminum alloy VAL10. Casting processes. No.3. P. 65–69. [in Russian].9 Semenov B. I., Kushtarov K. M. (2010). Production of metal products in solid liquid state. New industrial technologies: textbook. Benefit. Moscow: Publishing house of MSTU named by N. E. Bauman. 223 p. [in Russian]. |
| publisher |
National Academy of Sciences of Ukraine, Physical-Technological Institute of Metals and Alloys of NAS of Ukraine |
| publishDate |
2023 |
| url |
https://plit-periodical.org.ua/index.php/plit/article/view/features-thyxophorming-high-strength-aluminum-alloy-val10-condit |
| work_keys_str_mv |
AT golovačenkovp featuresofthyxophormingofhighstrengthaluminumalloyval10inconditionsofpulsepressing AT prigunovaag featuresofthyxophormingofhighstrengthaluminumalloyval10inconditionsofpulsepressing AT šenevídʹkolk featuresofthyxophormingofhighstrengthaluminumalloyval10inconditionsofpulsepressing AT ísajčevanp featuresofthyxophormingofhighstrengthaluminumalloyval10inconditionsofpulsepressing AT košelêvmv featuresofthyxophormingofhighstrengthaluminumalloyval10inconditionsofpulsepressing AT vernidubag featuresofthyxophormingofhighstrengthaluminumalloyval10inconditionsofpulsepressing AT golovačenkovp osoblivostítiksoformínguvisokomícnogoalûmíníêvogosplavuval10vumovahímpulʹsnogopresuvannâ AT prigunovaag osoblivostítiksoformínguvisokomícnogoalûmíníêvogosplavuval10vumovahímpulʹsnogopresuvannâ AT šenevídʹkolk osoblivostítiksoformínguvisokomícnogoalûmíníêvogosplavuval10vumovahímpulʹsnogopresuvannâ AT ísajčevanp osoblivostítiksoformínguvisokomícnogoalûmíníêvogosplavuval10vumovahímpulʹsnogopresuvannâ AT košelêvmv osoblivostítiksoformínguvisokomícnogoalûmíníêvogosplavuval10vumovahímpulʹsnogopresuvannâ AT vernidubag osoblivostítiksoformínguvisokomícnogoalûmíníêvogosplavuval10vumovahímpulʹsnogopresuvannâ |
| first_indexed |
2025-09-24T17:42:35Z |
| last_indexed |
2025-09-24T17:42:35Z |
| _version_ |
1850424278827139072 |
| spelling |
oai:ojs2.localhost:article-232023-05-31T05:04:18Z Features of Thyxophorming of High-Strength Aluminum Alloy VAL10 in Conditions of Pulse Pressing Особливості тиксоформінгу високоміцного алюмінієвого сплаву ВАЛ10 в умовах імпульсного пресування Головаченко, В. П. Пригунова, А. Г. Шеневідько, Л. К. Ісайчева, Н. П. Кошелєв, М. В. Вернидуб, А. Г. високоміцний алюмінієвий сплав ВАЛ10 ультратонкостінна форма роторна обробка тиксоформінг мікроструктура механічні властивості high-strength aluminum alloy VAL10 ultrathin form rotor processing thixoforming microstructure mechanical properties Physico-Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine (Kyiv, Ukraine) UDK 669.715:66.067 The work provides for the study of the possibilities of manufacturing high-quality castings of different thicknesses from high-strength aluminum casting alloy VAL10 (AM4,5Kd) in extreme conditions of pulse thixoforming. As a result of the carried out researches features of thixoforming in the course of manufacturing of cast samples which design has thermal knots which cause occurrence of hot cracks are defined. It is established that the solid globular phase of the metal suspension practically does not form a framework, which, in turn, avoids the formation of hot cracks. The choice of modes of heating the workpieces and their subsequent thixoforming in the pseudo-solid state was made according to the data of differential thermal analysis (DTA), based on the constructed dependence "temperature - liquid phase fraction". Using ultrathin-thin sealed molds made of aluminum foil with a thickness of 300 μm, the peculiarities of the formation of the microstructure of castings with a diameter of 15 mm obtained from the liquid state of the melt VAL10, which were hardened in water, were investigated. It is shown that the casting temperature of 700 0C and 660 0C, cooling rate (3.1–6.2 0C/s) in combination with the simultaneous use of rotary treatment of aluminum melt significantly affect the morphology and size of dendrites of solid copper solution in aluminum (α-phases). In particular, at a casting temperature of 700 0C and a cooling rate of 6.2 0C/s in the castings is formed atypical for the alloy dendritic structure of the α-phase. Reducing the cooling rate to 3.1 0C/s under the conditions of rotary treatment dramatically changes the curing process and leads to the formation of a globular fine-grained structure of the α-phase. In the process of thixoforming, the temperature of the mold was maintained at the level of 310–320 0C. The amount of liquid phase in the pseudo-solid workpieces was 40 %. The velocity of the metal inlet into the cavity of the mold was about 50 m/s The metal suspension was highly liquid and completely filled the cavity (0.2 mm x 100 mm) along the mold connector. The obtained samples are characterized by the absence of cracks, and their mechanical properties after heat treatment according to the T6 regime were: σв = 410 MPa, δ = 5 %. References 1 Zakharov A. M. (1980). Industrial alloys of non-ferrous metals. Phase composition and structural components. Moscow. [in Russian]. 2 Aristova N. A., Kolobnev I. F. (1977). Heat treatment of cast aluminum alloys. Moscow: Metallurgy. 144 p. [in Russian]. 3 Non-ferrous metals and alloys. Composite metallic materials / Ed. I. N. Friedlander: Encyclopedia. M.: Mashinostroenie, 2001. Vol. 2–3. 880 p. [in Russian]. 4 Wang Q., PANG C., Liv., He J. Effect High Magnetic Fields on the Distribution of Solute Elements in Al-alloys / Proc. 5-th Inst. Symp. On Electromagnetic Processing of Materials. Sendai: Japan, ISIJ. P. 387–390. 5 Bochvar S. G. (2012). Study of regularities and development of technological principles of out-of-furnace modification of the structure of aluminum alloy ingots using acoustic cavitation: Abstract thesis for the degree of Dr. Science (Engin.): spec. 05.16.09 "Materials Science". Moscow, 2012. 50 p. [in Russian].6 Golovachenko V. P., Borisov G. P., Duka V. M., Vernidub A. G. (2012). Casting of non-ferrous metals and alloys from metal foil. Casting processes. No. 2, pp. 40–44. [in Russian].7 Patent UA 94861C2. Method of casting blanks / Golovachenko V. P., Borisov G. P., Vernidub AG, Duka V. M. Publ. 2011. Bull. № 9. [in Ukrainian].8 Golovachenko V. P., Borisov G. P., and Vernidub A. G. (2014). Effect of temperature and rotary treatment on hot brittleness of high-strength aluminum alloy VAL10. Casting processes. No.3. P. 65–69. [in Russian].9 Semenov B. I., Kushtarov K. M. (2010). Production of metal products in solid liquid state. New industrial technologies: textbook. Benefit. Moscow: Publishing house of MSTU named by N. E. Bauman. 223 p. [in Russian]. Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України (Київ, Україна) УДК 669.715:66.067 Роботою передбачено вивчення можливостей виготовлення якісних різнотовщинних виливків із високоміцного алюмінієвого ливарного сплаву ВАЛ10 (АМ4,5Кд) в екстремальних умовах імпульсного тиксоформінгу. В результаті проведених досліджень визначено особливості тиксоформінгу в процесі виготовлення литих зразків, конструкція яких має теплові вузли, які обумовлюють виникнення гарячих тріщин. Встановлено, що тверда глобулярна фаза металевої суспензії практично не утворює каркасу, що, в свою чергу, забезпечує уникнення утворення гарячих тріщин. Вибір режимів нагрівання заготівок і подальшого їх тиксоформінгу в псевдотвердому стані здійснено за даними диференційного термічного аналізу (ДТА), на підставі побудованої залежності «температура – частка рідкої фази». З використанням ультратонкостінних герметичних форм із алюмінієвої фольги товщиною 300 мкм досліджено особливості формування мікроструктури виливків діаметром 15 мм, отриманих із рідкого стану розплаву ВАЛ10, які гартували у воді. Показано, що температура лиття 700 і 660 0С, швидкість охолодження (3,1−6,2 0С/с) в поєднанні з одночасним застосуванням роторної обробки алюмінієвого розплаву суттєво впливають на морфологію і розмір дендритів твердого розчину міді в алюмінії (α-фази). Зокрема при температурі лиття 700 0С і швидкості охолодження 6,2 0С/с у виливках формується нетипова для сплаву дендритна структура α-фази. Зменшення швидкості охолодження до 3,1 0С/с в умовах роторної обробки кардинально змінює процес тверднення і призводить до формування глобулярної дрібнокристалічної структури α-фази. В процесі тиксоформінгу температуру прес-форми підтримували на рівні 310–320 0С. При цьому кількість рідкої фази в псевдотвердих заготівках становила 40 %. Швидкість впуску металу в порожнину прес-форми складала близько 50 м/с. Металева суспензія мала високу рідкоплинність і повністю заповнювала порожнину (0,2 мм х 100 мм) по роз’єму прес-форми. Одержані зразки характеризуються відсутністю тріщин, а їх механічні властивості після термічної обробки за режимом Т6 становили: σв = 410 МПа, δ = 5 %. Список літератури 1 Захаров А. М. Промышленные сплавы цветных металлов. Фазовый состав и структурные составляющие. М., 1980. 2 Аристова Н. А., Колобнев И. Ф. Термическая обработка литейных алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1977. 144 с. 3 Цветные металлы и сплавы. Композиционные металлические материалы / Под ред. И.Н. Фридляндера: Энциклопедия. М.: Машиностроение, 2001. Т. 2–3. 880 с. 4 Wang Q., PANG C., Liv., He J. Effect High Magnetic Fields on the Distribution of Solute Elements in Al-alloys / Proc. 5-th Inst. Symp. On Electromagnetic Processing of Materials. Sendai: Japan, ISIJ. P. 387–390. 5 Бочвар С. Г. Исследование закономерностей и разработка технологических принципов внепечного модифицирования структуры слитков алюминиевых сплавов с применением акустической кавитации: автореф. дис. на соискание ученой степени докт. техн. наук: спец. 05.16.09 «Материаловедение». Москва, 2012. 50 с. 6 Головаченко В. П., Борисов Г. П., Дука В. М., Вернидуб А. Г. Литье цветных металлов и сплавов из металлической фольги. Процессы литья . № 2, 2012. С. 40–44. 7 Патент UA 94861C2. Спосіб лиття заготівок /Головаченко В. П., Борисов Г. П., Вернидуб А. Г., Дука В. М. Опубл. 2011. Бюл. № 9. 8 Головаченко В. П., Борисов Г. П., Вернидуб А. Г. Влияние температуры и роторной обработки на горячеломкость высокопрочного алюминиевого сплава ВАЛ10. Процессы литья. № 3. 2014. С. 65–69. 9 Семенов Б. И., Куштаров К. М. Производство изделий из металла в твердожидком состоянии. Новые промышленные технологии: учеб. Пособие. Москва: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. 223 с. National Academy of Sciences of Ukraine, Physical-Technological Institute of Metals and Alloys of NAS of Ukraine 2023-05-28 Article Article application/pdf https://plit-periodical.org.ua/index.php/plit/article/view/features-thyxophorming-high-strength-aluminum-alloy-val10-condit 10.15407/plit2022.02.007 Casting processes; Casting processes №2 (148) 2022 Процеси лиття; Процеси лиття №2 (148) 2022 2707-1626 0235-5884 uk https://plit-periodical.org.ua/index.php/plit/article/view/features-thyxophorming-high-strength-aluminum-alloy-val10-condit/25 Авторське право (c) 2022 В. П. Головаченко, А. Г. Пригунова, Л. К. Шеневідько, Н. П. Ісайчева, М. В. Кошелєв, А. Г. Вернидуб https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ |