CC BY
41
УДК 621.74
И.Н. Ердаков, В.В. Новокрещенов
ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет» (НИУ), г. Челябинск
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫХ ЛИТЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
На современном этапе развития производства большое внимание уделяется разработке энерго- и ресурсосберегающих технологий получения высококачественных деталей и заготовок методом литья. Новым и наиболее перспективным направлением в этой области является повышение качества отливок за счет импульсного электромагнитного воздействия (ИЭМВ) [1].
На кафедре «Литейное производство» ЮУрГУ разработаны экспериментальные установки для изучения влияния ИЭМВ на технологические и эксплуатационные характеристики литых деталей из сплавов АК7ч и АК12 [2].
Установки предполагают проведение импульсной электромагнитной обработки непосредственно в полости литейной формы в период кристаллизации сплава. Первый вариант установки, показанный на рис.1, предполагает наличие диэлектрика (кварцевой трубки) между излучателями, подключенными к генератору нано-секундных электромагнитных импульсов (НЭМИ). Второй вариант установки исключает использование кварцевых трубок и предусматривает прямое погружение электродов в расплавленный металл (рис. 2). В исследованиях используется генератор НЭМИ фирмы FID-technology, медные электроды в виде проволоки диаметром 3 мми песчано-глинистая литейная форма.
Анализ макрошлифов в Thixomet (рис.3), изготовленных из полученных образцов, показал, что при обработке НЭМИ алюминиевых сплавов происходит уменьшение размеров дендритных ячеек а-фазы, измельчение структуры отливок ^ср) и снижение их пористости (Р). Все это приводит к получению более плотной структуры образцов, увеличению предела прочности при растяжении (ав), повышению значений твердости (Т) и герметичности готовой отливки [3, 4].
Рис. 1. Экспериментальная установка затвердевания силумина в импульсном электромагнитном поле 1 типа: 1 - песчано-глинистая форма; 2 - графитовая трубка; 3 - асбестовая крышка; 4 - генератор наносекундных электромагнитных импульсов; 5 - кварцевая трубка; 6, 8 - медные электроды; 7 - термопара; 8 - милливольтметр
У1 В щ щ и ' Ч,, 1 1 \ 6 \ \
J / \ <
,4 / / ^
Рис. 2. Экспериментальная установка затвердевания силумина в импульсном электромагнитном поле 2 типа: 1 - разовая песчано-глинистая форма; 2 - электроды; 3 - изоляционный материал; 4 - генератор НЭМИ; 5 - термопара; 6 - милливольтметр
Рис. 3. Результаты съемки в ТЫхоте1 структуры сплава АК12: а - контрольный образец, б - экспериментальный образец (установка 1 типа); в - экспериментальный образец (установка 2 типа)
Влияние электроимпульсной обработки при кристаллизации сплава АК12 на свойства отливок
Вид сплава dcp, мкм P, балл т, HB ав, МПа Ф,%
Исходный АК12 180 2 50 129 1,0
Обработанный на установке 1-го типа 175 1 54 133 1,3
Обработанный на установке 2-го типа 168 0 58 139 1,6
Влияние электроимпульсной обработки при кристаллизации сплава АК12 на свойства отливок показано в таблице.
Из таблицы видно, что наиболее эффективное воздействие НЭМИ на стадии кристаллизации алюминиевого сплава достигается в случае прямого погружения электродов в расплав.
Проведенные исследования позволили создать технологию получения высококачественных алюминиевых отливок с высокими техническими характеристиками, исключив введение в расплав дорогостоящих легирующих элементов, сократить время производственного цикла и снизить затраты на повышение температур перегрева сплава перед заливкой в форму.
Список литературы
1. Наносекундные электромагнитные импульсы и их применение / B.C. Белкин, В.А. Бухарин, В.К. Дубровин и др. / под ред. В. В. Крымского. Челябинск, 2001. 110 с.
2. Крымский В.В., Ердаков И.Н. О новых возможностях воздействия наносекундных импульсов на расплавы металлов // Литейщик России. 2010. №10. С. 27-28.
3. Ердаков И.Н., Новокрещенов В.В. Влияние импульсного электрического поля на кристаллизацию силумина (АК7ч) и стали (20ГЛ) // Литейные процессы: межрегион. сб. науч. тр. / под ред. В.М. Колокольцева. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2010. Вып. 9. №1. С. 54-57.
4. Ердаков И.Н., Новокрещенов В.В. Импульсное электромагнитное воздействие на кристаллизационный процесс силумина (АК7ч) // ЛитейщикРоссии. 2011. №7. С. 17-18.
