Bлияние газофлюсовой обработки расплава на жидкотекучесть алюминиевых сплавов
Приведены данные о жидкотекучести алюминиевого сплава АК7 после разных способов газофлюсового рафинирования расплава.
Збережено в:
| Дата: | 2015 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2015
|
| Назва видання: | Процессы литья |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/160420 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Bлияние газофлюсовой обработки расплава на жидкотекучесть алюминиевых сплавов / В.Л. Найдек, А.В. Наривский, В.В. Федоров, Н.С. Пионтковская // Процессы литья. — 2015. — № 1. — С. 3-7. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-160420 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1604202019-11-06T01:25:46Z Bлияние газофлюсовой обработки расплава на жидкотекучесть алюминиевых сплавов Найдек, В.Л. Наривский, А.В. Федоров, В.В. Пионтковская, Н.С. Получение и обработка расплавов Приведены данные о жидкотекучести алюминиевого сплава АК7 после разных способов газофлюсового рафинирования расплава. Наведено дані про рідкотекучість алюмінієвого сплаву АК7 після різних способів газофлюсового рафінування розплаву. The dates about fluidity of the aluminum alloy AK7 after different processes of gas-flux refining of it’s melt were presented. 2015 Article Bлияние газофлюсовой обработки расплава на жидкотекучесть алюминиевых сплавов / В.Л. Найдек, А.В. Наривский, В.В. Федоров, Н.С. Пионтковская // Процессы литья. — 2015. — № 1. — С. 3-7. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 0235-5884 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/160420 669.715:669-154 ru Процессы литья Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Получение и обработка расплавов Получение и обработка расплавов |
| spellingShingle |
Получение и обработка расплавов Получение и обработка расплавов Найдек, В.Л. Наривский, А.В. Федоров, В.В. Пионтковская, Н.С. Bлияние газофлюсовой обработки расплава на жидкотекучесть алюминиевых сплавов Процессы литья |
| description |
Приведены данные о жидкотекучести алюминиевого сплава АК7 после разных способов газофлюсового рафинирования расплава. |
| format |
Article |
| author |
Найдек, В.Л. Наривский, А.В. Федоров, В.В. Пионтковская, Н.С. |
| author_facet |
Найдек, В.Л. Наривский, А.В. Федоров, В.В. Пионтковская, Н.С. |
| author_sort |
Найдек, В.Л. |
| title |
Bлияние газофлюсовой обработки расплава на жидкотекучесть алюминиевых сплавов |
| title_short |
Bлияние газофлюсовой обработки расплава на жидкотекучесть алюминиевых сплавов |
| title_full |
Bлияние газофлюсовой обработки расплава на жидкотекучесть алюминиевых сплавов |
| title_fullStr |
Bлияние газофлюсовой обработки расплава на жидкотекучесть алюминиевых сплавов |
| title_full_unstemmed |
Bлияние газофлюсовой обработки расплава на жидкотекучесть алюминиевых сплавов |
| title_sort |
bлияние газофлюсовой обработки расплава на жидкотекучесть алюминиевых сплавов |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| publishDate |
2015 |
| topic_facet |
Получение и обработка расплавов |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/160420 |
| citation_txt |
Bлияние газофлюсовой обработки расплава на жидкотекучесть алюминиевых сплавов / В.Л. Найдек, А.В. Наривский, В.В. Федоров, Н.С. Пионтковская // Процессы литья. — 2015. — № 1. — С. 3-7. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| series |
Процессы литья |
| work_keys_str_mv |
AT najdekvl bliâniegazoflûsovojobrabotkirasplavanažidkotekučestʹalûminievyhsplavov AT narivskijav bliâniegazoflûsovojobrabotkirasplavanažidkotekučestʹalûminievyhsplavov AT fedorovvv bliâniegazoflûsovojobrabotkirasplavanažidkotekučestʹalûminievyhsplavov AT piontkovskaâns bliâniegazoflûsovojobrabotkirasplavanažidkotekučestʹalûminievyhsplavov |
| first_indexed |
2025-07-14T13:03:55Z |
| last_indexed |
2025-07-14T13:03:55Z |
| _version_ |
1837627589976391680 |
| fulltext |
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 1 (109) 3
Получение и обработка расПлавов
уДк 669.715:669-154.
в. л. найдек, а. в. наривский, в. в. Федоров,
н. с. Пионтковская
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев
влиЯние ГаЗоФлЮсовоЙ обработки расПлава
на ЖиДкотекучестЬ алЮМиниевЫХ сПлавов
Приведены данные о жидкотекучести алюминиевого сплава АК7 после разных способов
газофлюсового рафинирования расплава.
Ключевые слова: расплав, газофлюсовая обработка, сплав, плазменная струя, жидкоте-
кучесть.
Наведено дані про рідкотекучість алюмінієвого сплаву АК7 після різних способів газофлю-
сового рафінування розплаву.
Ключові слова: розплав, газофлюсовая обробка, сплав, плазмовий струмінь, рідкотекучість.
The dates about fluidity of the aluminum alloy AK7 after different processes of gas-flux refining of
it’s melt were presented.
Keywords: melt, gas-flux treatment, alloy, plasma jet, fluidity.
Важной характеристикой сплавов является жидкотекучесть, от величины кото-
рой зависит заполняемость литейных форм и качество отливок. На жидкоте-
кучесть жидкого металла влияют дисперсность структурных составляющих и со-
держание неметаллических включений в сплавах [1-3]. В настоящее время жидко-
текучесть сплавов определяют с помощью спиральной пробы (ГОСТ 16438-70) или
U-подобной (проба Нехендзи-Самарина) [4], которые изготавливают в песчаных
и металлических формах. Для получения достоверных результатов при использо-
вании указанных проб практически невозможно обеспечить стабильность многих
параметров (температура заливки металла и формы, гидродинамический напор
расплава при заливке его в форму и др.). Для точного измерения жидкотекучести
необходимо также поддерживать постоянную скорость заполнения форм метал-
лом. Кроме этого, изготовление форм для заливки проб достаточно трудоемкий
процесс.
Нами разработан способ, который позволяет определить жидкотекучесть спла-
вов по заполняемости кварцевых трубок (∅
вн
≈ 4 мм) при всасывании в них расплава
под действием разрежения. Для этого изготовили устройство (рис. 1), в котором
кварцевая трубка 1 соединена через штуцер 2 с неподвижным фланцем 3 сильфона
4, установленным в защитном кожухе 5. Подвижный верхний фланец в сильфоне
крепится к подпружиненному штоку 7 с ручкой 8. Шток 7 перемещается по втулке 9,
4 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 1 (109)
Получение и обработка расплавов
в которой расположена пружина 10. В верхней части втулки установлена на резьбе
гайка 11, позволяющая регулировать сжатие пружины 10.
Для отбора проб на жидкотекучесть сплавов штоком 7 сжимают пружину 10 и
сильфон 4 на заданную высоту, которую регулируют с помощью упора на ручке 8
(на рис. 1 не показан). В сжатом состоянии пружины и сильфона свободный конец
кварцевой трубки 1 погружают в жидкий металл и освобождают ручку 8 от нагрузки.
Под действием сил упругой деформации пружина и сильфон возвращаются в ис-
ходное положение, а расплав при этом заполняет кварцевую трубку.
При постоянных упругости сильфона и пружины, объеме воздуха, который
остается в сжатой системе, скорость заполнения расплавом кварцевых трубок
будет одинаковой. Оптимальную высоту, на которую сжимают пружину и сильфон,
устанавливают экспериментально в зависимости от
диаметра кварцевых трубок и плотности расплава.
Заполнение трубок сплавом осуществляли при
постоянной температуре расплава 720-725 0С.
Жидкотекучесть сплавов определяли путем из-
мерения длины прутков затвердевшего в трубках
металла (рис. 2) от уровня их заглубления в расплав.
Среднее значение жидкотекучести рассчитывали
по результатам 3-х измерений длины прутков спла-
ва после каждого способа его обработки.
Исследования проводили на алюминиевом сплаве
АК 7 (ДСТУ 2839-94), для плавки которого исполь-
зовали чушку одной партии. Сплав обрабатывали
разными способами. В жидкий металл замешивали
колокольчиком расплавленный флюс (%мас.: 35 NaCl;
25 KCl; 30 NaF; 10 Na
3
AlF
6
) в количестве 0,3 % от массы
сплава. Такое же количество флюса предварительно
вводили колокольчиком в сплавы и продували их
2
1
5
4
3
7
10
6
8
11
9
Рис. 1. Схема устройства для
отбора проб на жидкотекучесть
сплавов
Рис. 2. Прутки затвердевшего в кварцевых трубках
сплава после рафинирования его разными спо-
собами
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 1 (109) 5
Получение и обработка расплавов
плазменной или скоростными аргоновыми струями. Холодный аргон при скорост-
ной продувке сплавов подавали в глубину металла через три горизонтальные сопла
диаметром 1 мм под избыточным давлением в фурме 0,35 МПа. Также в расплав за-
мешивали аргон вращающимся (400-420 об/мин) активатором, выполненным в виде
диска с диаметральными пазами глубиной 2 мм на нижней поверхности. Кроме этих
способов сплав продували смесью высокотемпературного аргона с парами флюса.
Газофлюсовую обработку сплавов массой 60 кг проводили при постоянной тем-
пературе ~ 720 0С в печи сопротивления, а дисковым активатором – в индукционной
установке на базе ИСТ-016. Продувку сплавов холодными или плазменными стру-
ями осуществляли в течение 8 мин при одинаковом (~7,5 л/мин) расходе аргона.
После каждого способа обработки металл выстаивали 12 мин в печи и заливали
его в кокили.
В процессе обработки активатором сплав вблизи него получает вращательное
движение и перемещается в радиальном направлении, а в жидком металле над
диском образуется воронка. С момента, когда воронка достигает диска и его поверх-
ность освобождается от металла, в глубину ванны из печной атмосферы поступает
аргон и дробиться на пузырьки. В образующиеся пузырьки аргона переходит из
расплава водород и вместе с ним выносится на поверхность ванны. При этом из
сплавов удаляются оксидные включения за счет флотации их газовыми пузырьками.
На поверхности металла газовые пузырьки разрушаются и водород из них, плотность
которого в 20 раз меньше аргона, поднимается вверх и уходит через отводящую
трубку в атмосферу. Нагретый до температуры металла аргон при этом остается
над ванной и замешивается активатором в расплав повторно. При многократном
замешивании аргона интенсифицируется массоперенос водорода из расплава в
пузырьки нагретого газа, меньше охлаждается металл при рафинировании.
Высокотемпературную смесь аргона с парами флюса вводили в расплав плазмо-
троном (рис. 3). В прикатодную зону засыпали 0,05 кг флюса, включали плазмотрон
и погружали его в расплав. В процессе обработки сплава флюс нагревается плаз-
менной дугой и испаряется. Пары флюса вместе с высокотемпературным аргоном
поступают в расплав через боковые
отверстия и сопло в вставке (рис. 3,
поз. 5) со скоростью ≥ 250 м/с. В ре-
зультате этого плазмопаровая смесь
диспергируется, а в жидкометалли-
ческой ванне образуется развитая
поверхность взаимодействия фаз.
Газофлюсовые воздействия на
расплав, в зависимости от способа
обработки, оказывают разное влияние
на жидкотекучесть сплавов (табл. 1).
Видно, что после флюсования сплава
колокольчиком (вариант 2) средняя дли-
на прутков металла в кварцевых трубках
увеличивается от 129 до 153 мм. Жидко-
текучесть сплава при этом повышается
на 15-16 %. Незначительное увеличение
жидкотекучести сплава после такого
рафинирования обусловлено недоста-
точными диспергированием флюса в
расплаве и временем его выстаивания
после обработки. За 12 мин выстаива-
ния после флюсования расплава, без
продувки его газом, оксидные включе-
ния не полностью выносятся каплями
2
1
3
4
6
5
Рис. 3. Схема обработки сплавов плазменной
струей с парами флюса: 1 – корпус; 2 – подвижный
электрод; 3 – жидкий металл; 4 – анод; 5 – смен-
ная вставка; 6 – флюс
6 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 1 (109)
Получение и обработка расплавов
флюса на поверхности ванны или оседают на дно тигля. Многие из них остаются в
объеме металла, что приводит к снижению жидкотекучести сплава.
В случае продувки ванны скоростными струями газа или замешивания аргона в
сплав дисковым активатором (варианты 3, 5) высота заполнения кварцевых трубок
металлом при всасывании увеличивается до 182-185 мм, а жидкотекучесть спла-
вов повышается на 29-31 %. При обработке этими же способами предварительно
флюсованного расплава (варианты 4, 6) достигается более глубокое рафинирование
его от газов и оксидных включений, что приводит к увеличению жидкотекучести
сплавов на 38-40 %.
Значительное влияние на жидкотекучесть сплавов оказывает обработка расплава
высокотемпературными газофлюсовыми средами. После обработки флюсованного
сплава плазменной струей (вариант 7) высота заполнения трубок расплавом при
всасывании увеличивается до 278 мм. Среднее значение жидкотекучести сплава при
этом повышается на 53-54 %. Продувка сплава плазмопаровой смесью (вариант 8)
позволяет увеличить заполняемость трубок металлом под действием разрежения
до 310-315 мм, а жидкотекучесть сплава − в 2,4-2,5 раза по сравнению с исходным
сплавом. Увеличение жидкотекучести сплавов при разных вариантах их обработ-
ки, по сравнению с флюсованием расплава колокольчиком, показана в таблице 2.
Приведенные данные свидетельствуют о том, что после плазмофлюсового
рафинирования расплава жидкотекучесть сплавов повышается в 1,8-2 раза по
сравнению с обычным их флюсованием. Существенное увеличение жидкотекучести
Вариант
обработки
Способ рафинирования сплава
Жидко-
текучесть
сплава, мм
1 без обработки 129
2
флюсование расплава колоколь-
чиком
153
3 скоростными струями аргона 185
4
скоростными струями аргона флю-
сованного расплава
210
5
замешивание аргона в расплав
активатором
182
6
замешивание аргона активатором
в флюсованный расплав
214
7
плазменной струей флюсованного
расплава
278
8 плазменной струей с парами флюса 312
таблица 1. Жидкотекучесть алюминиевого сплава
ак7, обработанного разными способами
Показатель
Вариант обработки расплава
1 2 3 4 5 6 7 8
Увеличение значений L в сравнении
со сплавом, обработанным флюсом, %
0 14 33 13 28 39 42 49
таблица 2. Повышение значений жидкотекучести L сплава ак7 при
разных способах газофлюсового рафинирования расплава
Варианты обработки расплава: 1 – флюсование расплава колокольчиком; 2 – скоростными
струями аргона; 3 – скоростными струями аргона флюсованного сплава; 4 – замешивание
аргона в расплав активатором; 5 – замешивание аргона активатором в флюсованный сплав;
6 – плазменной струей флюсованного расплава; 7 – плазменной струей с парами флюса
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 1 (109) 7
Получение и обработка расплавов
сплавов при этом достигается за счет [5]: более глубокого рафинирования металла
от включений и водорода; измельчения в сплавах оксидов, интерметаллидных фаз
и микрогруппировок при плазмокинетическом воздействии на расплав.
1. Колесникова Т. П., Самарин А. М. Влияние марганца, хрома и ванадия на поверхностное
натяжение жидкого железа // Изв. АН СССР, ОТН. − 1959. − № 5. − С.36-41.
2. Архаров В. И., Ершов Г. С., Новохатский И. А., Коваленко А. М. Влияние неметаллических
включений на вязкость металлических расплавов // ДАН СССР. − 1970. − Т. 190. − № 2. −
С. 366-368.
3. Наривский А. В. Исследование структурно-механических и фильтрационных характеристик
алюминиево-кремниевых сплавов в интервале температур кристаллизации и их влияния
на процесс питания отливок / Автореф. канд. дис. − К.: ИПЛ АН УССР. −1976. − 34 с.
4. Справочник по чугунному литью / Н.Г. Гиршович. − Л.: Машиностроение, 1978. − 758 с.
5. Найдек В. Л., Наривский А. В. Повышение качества отливок из алюминиевых сплавов плаз-
мореагентной обработкой их расплавов. − К.: Наук. думка. − 2008. − 184 с.
Поступила 08.09.2014
УДК 621.74.011:669.35:532.64.08
Д. С. Каниболоцкий, А. М. Верховлюк, А. В. Железняк
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев
ВзАиМоДейСтВие МеДи, цинКА, МАргАнцА
и их СПлАВоВ С огнеУПорныМи МАтериАлАМи
Проведен обзор литературных данных по поверхностному натяжению и плотности жидких
меди, цинка, марганца и сплавов Cu-Zn и Cu-Mn, а также их контактному взаимодействию
с поликристаллическим оксидом алюминия, кварцевым стеклом и графитом. Выбраны
наиболее достоверные данные, рассчитаны температурные и концентрационные зависи-
мости контактных углов смачивания. Исходя из литературных данных по плотности чистых
компонентов, а также сплавов систем Cu-Zn-Pb и Cu-Zn-Sn, рассчитана плотность сплавов
Cu-10,1 %мас. Zn, Cu-34,8 %мас. Zn и Cu-36,8 %мас. Zn в интервале температур от 1070
до 1250 0C.
Ключевые слова: медь, цинк, марганец, Cu-Zn, Cu-Mn, расплавы, поликристаллический
оксид алюминия, кварцевое стекло, графит, смачивание, контактное взаимодействие, кра-
евой угол смачивания, плотность, поверхностное натяжение.
Проведено огляд літературних даних про поверхневий натяг та густину рідких міді, цинку,
марганцю та сплавів Cu-Zn і Cu-Mn, а також про їх контактну взаємодію з графітом, полікрис-
талічним оксидом алюмінію та кварцовим склом. Вибрано найбільш достовірні літературні
дані, розраховано температурні та концентраційні залежності контактних кутів змочування.
|