ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 669:536.21
DOI: 10.18503/1995-2732-2024-22-3-52-59
Аннотация
В данной статье авторами приведены результаты изучения процессов формирования структуры и свойств алюминиевых заготовок, отлитых под воздействием вибрации на установке полунепрерывного типа. В исследовании показано, что применение вибрации при формировании полунепрерывнолитых заготовок может заметно улучшить теплообмен в зонах принудительного охлаждения, что, в свою очередь, должно повлиять на качество металла в литой заготовке и повысить производительность процесса в целом. Было установлено, что под воздействием вибрации количество тепла, отводимого в кристаллизаторе, заметно повышается для обеих заготовок (из камфена и алюминиевого сплава). Это является важным прикладным фактором, так как в реальных условиях из-за недостаточного теплоотвода в кристаллизаторе отливаемые заготовки на выходе из него имеют небольшую толщину затвердевшей корки, что приводит к прорыву жидкого металла с вытекающими оттуда последствиями. При этом вибрация за счет силового воздействия на затвердевающий металл оказывает существенное влияние на формирование структуры и свойств отливаемых заготовок, которое заключается, во-первых, в провоцировании зарождения центров кристаллизации за счет кавитации и, во-вторых, в разрушении растущих кристаллов. Такое силовое воздействие виброимпульса, в частности, для алюминиевого сплава АД31 проявилось в том, что вибрация измельчает макро- и микроструктуру литого металла до 3 раз, а также повышает его прочностные характеристики до 20% при неизменной пластичности. Кроме этого, вибрация уменьшает зону транскристаллизации за счет разрушения столбчатых кристаллов и, соответственно, снижает структурную неоднородность и анизотропию свойств металла по сечению литой заготовки. Таким образом, исследование показывает преимущества применения вибрации при формировании полунепрерывнолитых заготовок и подтверждает ее значительный потенциал для улучшения качества получаемых заготовок и повышения производительности процесса непрерывного литья металлов. При этом наиболее оптимальной схемой приложения вибрации при непрерывной разливке металлов является одновременный подвод виброимпульса к кристаллизатору и отливаемой заготовке.
Ключевые слова
сплав, кристаллизация, структурообразование, свойства, теплообмен, литой металл, заготовка
Для цитирования
Уздиева Н.С., Ахтаев С.С-С., Айсунгуров Н.Д. Формирование полунепрерывнолитой заготовки при вибровоздействии // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2024. Т. 22. №3. С. 52-59. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2024-22-3-52-59
1. Нурадинов А.С., Таранов Е.Д., Эльдарханов А.С. Влияние вибрации на теплофизические условия формирования непрерывнолитой заготовки // Процессы литья. 2011. №2. С. 34-38.
2. Нурадинов А.С., Уздиева Н.С., Ахтаев С.С.-С. Валковая разливка – прокатка высокопрочных алюминиевых сплавов // Вестник ГГНТУ. Технические науки. 2023. Т. 19. №1 (31). С. 58-66.
3. Кристаллизация и формирование структуры алюминиевых сплавов и отливок после внешних физических воздействий в процессе литья / Приходько О.Г., Деев В.Б., Прусов Е.С. и др. // Металлургия: технологии, инновации, качество: труды XXII Международной научно-практической конференции. Новокузнецк, 2021. С. 316-321.
4. Прусов Е.С., Деев В.Б., Рахуба Е.М. Влияние условий кристаллизации на формирование структуры композиционных сплавов // Литейное производство. 2019. №3. С. 6-8.
5. Влияние нерастворимых примесей и вибрации на кристаллизационные процессы в расплавах металлов / Уздиева Н.С., Нурадинов А.С., Ахтаев С.С-С., Исаева М.Р. // Вестник ГГНТУ. Технические науки. 2023. Т. 19. №2 (32). С. 57-63.
6. Numerical simulation of the twin-roll casting process of magnesium alloy strip / Zeng J., Koitzsch R., Pfeifer H., Friedrich B. // Journal of Materials Processing Technology. 2009, vol. 209, pp. 2321-2328.
7. Смульский А.А., Семенченко А.И., Елов С.М. Термический анализ алюминиевых сплавов // Процессы литья. 2002. № 1. С. 10-16.
8. Управление теплообменными процессами в валковом кристаллизаторе при бесслитковой прокатке металлов / Эльдарханов А.С., Нурадинов А.С., Уздиева Н.С. и др. // Сталь. 2022. № 4. С. 7-11.
9. Study of the possibility of controlling the formation of crystal structure of metal alloys / Nuradinov A.S., Nogovitsyn A.V., Nuradinov I.A. and other // Science and innovation. 2020, no. 16 (4), pp. 67-73.
10. Mixing effect of slag compositions and additives on crystallization of mold fluxes for Ti-bearing steels / Wei Yan, Zhanquan Hao, Weiqing Chen, Jing Li // Journal of Materials Research and Technology. 2021, vol. 10, pp. 882-894.
11. Кузьмичев В.Е. Законы и формулы физики. Справочник. К.: Наукова думка, 1989. 864 с.
12. Нурадинов А.С. Теплообменные процессы при формировании непрерывнолитых заготовок // Литейщик России. 2006. № 7. С. 34-37.
13. Нурадинов А.С., Эльдарханов А.С., Таранов Е.Д. Теплообменные процессы при формировании НЛЗ в поле упругих колебаний // Сталь. 2006. № 6. С. 51-52.