Комплексное исследование вибрационного воздействия на кристаллизацию и свойства отливок из алюминиевых сплавов

• Автор: Морин, Сергей Викторович
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 169 с. : ил.

Глава 1. Обзор литературы. Влияние метода вибрации на расплав. Объемная вибрация. Применение принципа термодинамики необратимых процессов. Влияние теплофизических условий на затвердевание сплава. Выводы по состоянию вопроса и задачи работы. Глава 2. Методика исследования. Общий план исследований. I 2. Методика исследования литейных и механических свойств. Технология плавки и заливки. Линейная усадка. Механические свойства. Исследование пористости в сплавах. Исследование микроструктуры сплавов. Макроанализ строения металлов. Исследование влияния вибрации на кристаллизацию сплавов. Глава 3. Погрешности при снятии термических кривых в отливках. Сглаживание и фильтрация сигнала. Алгоритмы обработки и численного дифференцирования. Глава 4. Результаты исследования. Металлическая проба. Исследование плотности сплава. Металлографические исследования. Глава 5. Исследование вибрационного воздействия на АЬ сплавы с использованием натурного моделирования. Исследование скорости течения расплава по каналу пробы.


Новая технология открывает возможности организации самостоятельного направления в литейном деле Вибрационного литья. Детали, полученные методом вибрационного литья, по прочностным и эксплуатационным характеристикам не уступают деталям ковки и штамповки, т. Разновекторное силовое поле с интенсивной динамикой в объеме вибровозбужденной среды. Объемная вибрация при воздействии на расплав является разновектроным механическим процессом с высоким уровнем разносторонних знакопеременных напряжений и давлений. Физический эффект дает возможность упредить и отодвинуть преждевременную кристаллизацию, смещая расплав в наиболее выгодные термодинамические условия затвердевания. Силовое гофрирование пристеночного слоя, разрушающее начальную грубую кристаллизацию из столбчатых кристаллов, по поверхности фасона любого изделия. С этого начинается новый термодинамический порядок кристаллизации. Этот физический эффект возникает изза воздействия линии горизонтальной вибрации. Турбулентность микропотоков и движения частиц, создающее механическую вынужденную конвекцию, вызывает активный теплои массообмен в объеме среды воздействия. Физический эффект приводит к выравниванию литой структуры и ее химического состава. Возникновение упругой деформации и колебательных возмущений в трехфазной среде расплава твердая фазажидкая фазагазообразная фаза. Физический эффект вызывает разноплановую эффективность, в том числе влияет на возникновение кавитации. Массовое диспергирование разрушение первичных кристаллов в вибровозбужденной среде и их растворение в маточном расплаве. Трансформация тепловых узлов литого изделия в результате рассасывания высокого температурного градиента зоны тепловых узлов в условиях динамического вибровозбуждения. Возникновение тиксотропии значительного уменьшения вязкости расплава при пониженных температурах, т. Тиксотропия способствует усиленной пропитке кристаллизирующейся структуры матричным расплавом и обеспечивает интенсивное газоудаление из литой структуры металла. Значительное снижение с тенденцией выравнивания температурного внутриэнергетического градиента по объему расплава, что улучшает теплопередачу вовне. Физический эффект способствует сокращению временного интервала затвердевания литого изделия и достигается его высокая степень однородности. Интенсивная дегазация расплава и практически полное удаление загазованности в литой структуре. Физический эффект является сопутствующим к основному процессу кристаллизации. Ю.Явление кавитации со своим положительным феноменом воздействия. Способствует точечной эрозии поверхности твердой фазы и в результате очищению межкристаллитных поверхностей от различных окислов а также возникновению ударных микроволн и ускорению конвективной диффузии и т. Радикальное изменение кинетики кристаллизации, когда скорость роста числа зародышей счз однозначно и функционально опережает скорость роста кристаллов срк. На рисунке 1. Таммана затвердевания кристаллических тел без объемной вибрации и с объемной вибрацией. Рисунок 1. Данный физический эффект обуславливает получение литой структуры из мелкого и ультрамел кого зерна. Вибрационное литье значительно увеличивает возможности литейного производства и его престижность в машиностроении. На формирование кристаллической структуры сплавов влияет множество факторов, в том числе условия зарождения и рост кристаллов, переохлаждение, развитие зоны двухфазного состояния, величина температурного градиента перед границей затвердевания, режимы конвективного движения расплава, термокапиллярного и усадочного перемещения ликватов в междендритных пространствах . Трудности в объяснении механизма действия упругих колебаний на кристаллическую структуру обусловлены прежде всего многообразием эффектов, определяемых параметрами, типом и местом приложения вибрации и ультразвука, объемом испытуемого образца, свойствами расплава и температурными условиями обработки . При вибрации происходит периодическое распространение ударных волн в строго определенном направлении. Направление воздействия на вертикальный фронт кристаллизации зависит от способа и места подвода вибрационного импульса.