Разработка технологии вибрационной обработки металлических расплавов с целью повышения качества литых изделий

• Автор: Аверин, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 195 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ ВОЗДЕЙСТВИЯ ВИБРАЦИИ НА ЖВДКИЕ И КРИСТАЛЛИЗУЩИЕСЯ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Метода и технология воздействия упругих колебаний на расплавы металлов

1.2. Элементы теории затвердевания и метода улучшения структуры и свойства чугуна и алюминиевых сплавов. .

1.3. Кристаллизация металлов и сплавов под действием вибрации различных частот .

1.4. Вывода, цель и задачи исследования

2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Обоснование выбора материалов и общие особенности проведения эксперимента

2.2. Экспериментальные установки, оснастка и приспособления

2.3. Исследование физикомеханических свойств и структуры металла

2.4. Методика построения феноменологической модели расплава
в условиях вибрационных воздействий .
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
3.1. Исследование влияния технологических факторов низкочастотной вибрации на физикомеханические свойства и структуру металлов и сплавов.
3.1.1. Разработка конструкции стенда низкочастотной вибрационной обработки
3.1.2. Влияние вибрации на кристаллизацию чугуна .
3.1.3. Влияние вибрации на кристаллизацию алюминия и
силумина.
3.2. Исследование влияния технологических факторов и параметров высокочастотной вибрации на физикомеханические свойства и структуру алюминия и силумина
3.3. Обсуждение результатов экспериментаов
стр.
3.4. Разработка феноменологической модели расплава в
условиях вибрационных воздействий
3.5. Выводы.
4. ОШТНОПРОШПШЕННОЕ ОПРОБОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ
ВИБРАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ.
4.1. Опытнопромышленное опробование технологии литья
чугуна в условиях вибрационной обработки расплава . . .
4.2. Опытнопромышленное опробование технологии ультразвуковой обработки силумина АК7 .
4.3. Выводы.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.
ЛИТЕРАТУРА


Давление, возникающее в ударной волне при захлопывании кавитационного пузырька, может способствовать повышению температур плавления. Повышение температур плавления в переохлажденном раеплаве даже на несколько градусов может привести к существенному увеличению числа центров кристаллизации. Значительный интерес для исследователя представляет изучение механизма кристаллизации такого сплава как чугун. Графитизация чугуна (как частный случай кристаллизации) является, по-видимому, диффузионным процессом, иначе трудно представить, как атомы углерода в растворе или цементите собираются и объединяются в отдельные включения графита. Роль зародышей при графитизации играет сам углерод, образованию которого способствуют различные неметаллические включения, в частности, окислы кремния. Уменьшение количества графита, особенно пластинчатого, повышает модуль нормальной упругости чугуна и способствует росту его прочностных характеристик. Таким же образом действует замена пластинчатой формы графита на компактную или шаровидную. Влияние на структуру матрица незначительно. В то же время воздействие включений графита практически на все свойства чугуна велико. Оказывая надрезывающее действие на металлическую основу металла, графитовые включения оказывают сильное воздействие на прочностные характеристики чутуна, причем это влияние тем значительнее, чем больше включений графита и крупнее их размеры. Литературные источники сообщают, что измельчение пластинчатого графита ведет к повышению не только прочности, но и пластичности серого чугуна [з? Однако не всякими внешними воздействиями можно повлиять на форму и количество графитовых включений. Так, при термической обработке изменяется только структура основной металлической матрицы чугуна (феррито-перлитная), форма графитовых включений при этом остается неизменной. Большое значение измельчению пластинчатой формы графита придается при изготовлении отливок, работающих в контакте с окисными расплавами, в частности стеклянной массы при температуре - К. Под воздействием расплавленного стекла происходит эрозионное разрушение поверхности чугунных деталей, причем трещины возникают, как правило, вдоль графитовых включений, а скорость эрозии зависит в основном от формы и величины графитовых включений [зэ]. Стекломасса содержит окислы щелочных металлов, которые при нагревании выше 3 К начинают испаряться и конденсироваться на рабочей поверхности, оказывая отрицательное влияние на свойства материала стеклоформ §]. СЧ ковким чугуном КЧ- []. Кроме этого, разработан ряд способов для восстановления деталей стеклоформ, которые заключаются в наплавке газопламенным или электродуговым методом никелевых сплавов на поврежденные участки стеклоформ §1]. Применение достаточно дорогих и трудоемких способов улучшения структуры, механических и эксплуатационных свойств деталей из серого чугуна делает насущными и актуальными исследования по улучшению качества чугуна с помощью метода вибрационной обработки. Применение в промышленности таких вторичных алюминиевых сплавов, как АК7, АК9, АК5М2 и др. Однако, содержание в этих сплавах примесей железа ставит перед исследователями задачу повышения их качества и эксплуатационной надежности. Помимо традиционных методов рафинирования и модифицирования силуминов в настоящее время разрабатываются и применяются способы компенсации отрицательного воздействия примесей железа на механические свойства силуминов. В частности, для наибольшего измельчения железосодержащих фаз применяют легирование расплава марганцем, хромом, молибденом и дополнительную обработку элементами У1 группы: серой, селеном и теллуром []. Авторами этой работы проводились также опыты по комплексному модифицированию расплава стронцием (0, %) и серой (0, %), давшие положительные результаты. Однако, высокие механические свойства расплавов при этом сохраняются только в течение - мин. Механические свойства вторичных силуминов, рафинированных гексахлорэтаном, практически не улучшаются из-за склонности сплавов к интенсивному повторному насыщению газами, а их коррозионная стойкость понижается.