Влияние интенсивного замешивания в расплав газовой фазы на пористость вторичного сплава АК9

Предпринята очередная попытка реализации технологии безусадочного литья алюминиевых сплавов путем интенсивного замешивания в расплав (в том числе в частично затвердевший) газовой фазы. Установлено, что перемешивание снижает степень насыщения расплава водородом. Исследован характер пористости литого...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2010
Hauptverfasser:	Котлярский, Ф.М., Борисов, Г.П., Белик, В.И., Дука, В.М., Шеневидько, Л.К., Вернидуб, А.Г.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2010
Schriftenreihe:	Процессы литья
Schlagworte:	Новые методы и прогрессивные технологии литья
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/49766
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Влияние интенсивного замешивания в расплав газовой фазы на пористость вторичного сплава АК9 / Ф.М. Котлярский, Г.П. Борисов, В.И. Белик, В.М. Дука, Л.К. Шеневидько, А.Г. Вернидуб // Процессы литья. — 2010. — № 2. — С. 42-50. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-49766
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-497662013-09-28T03:06:21Z Влияние интенсивного замешивания в расплав газовой фазы на пористость вторичного сплава АК9 Котлярский, Ф.М. Борисов, Г.П. Белик, В.И. Дука, В.М. Шеневидько, Л.К. Вернидуб, А.Г. Новые методы и прогрессивные технологии литья Предпринята очередная попытка реализации технологии безусадочного литья алюминиевых сплавов путем интенсивного замешивания в расплав (в том числе в частично затвердевший) газовой фазы. Установлено, что перемешивание снижает степень насыщения расплава водородом. Исследован характер пористости литого металла при введении в перегретый и частично затвердевший расплав паровоздушной смеси. Зроблена чергова спроба реалізації технології безусадкового лиття алюмінієвих сплавів шляхом інтенсивного замішування в розплав (у тому числі в частково затверділий) газової фази. Встановлено, що перемішування знижує ступінь насичення розплаву воднем. Досліджено характер пористості литого металу при введенні в перегрітий і частково затверділий розплав пароповітряної суміші. There is made the next attempt an implementation of aluminum alloys unshrinkable casting by gas phase intensive stirring into the melt (including partially solidified). It is determined that the stirring decreases the level of melt saturation with hydrogen. It is studied the character of sheet metal porosity under insertion of vapour-air mixture into the overheated and partially solidified melts. 2010 Article Влияние интенсивного замешивания в расплав газовой фазы на пористость вторичного сплава АК9 / Ф.М. Котлярский, Г.П. Борисов, В.И. Белик, В.М. Дука, Л.К. Шеневидько, А.Г. Вернидуб // Процессы литья. — 2010. — № 2. — С. 42-50. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0235-5884 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/49766 621.746.6:669.715-41 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	Новые методы и прогрессивные технологии литья Новые методы и прогрессивные технологии литья
spellingShingle	Новые методы и прогрессивные технологии литья Новые методы и прогрессивные технологии литья Котлярский, Ф.М. Борисов, Г.П. Белик, В.И. Дука, В.М. Шеневидько, Л.К. Вернидуб, А.Г. Влияние интенсивного замешивания в расплав газовой фазы на пористость вторичного сплава АК9 Процессы литья
description	Предпринята очередная попытка реализации технологии безусадочного литья алюминиевых сплавов путем интенсивного замешивания в расплав (в том числе в частично затвердевший) газовой фазы. Установлено, что перемешивание снижает степень насыщения расплава водородом. Исследован характер пористости литого металла при введении в перегретый и частично затвердевший расплав паровоздушной смеси.
format	Article
author	Котлярский, Ф.М. Борисов, Г.П. Белик, В.И. Дука, В.М. Шеневидько, Л.К. Вернидуб, А.Г.
author_facet	Котлярский, Ф.М. Борисов, Г.П. Белик, В.И. Дука, В.М. Шеневидько, Л.К. Вернидуб, А.Г.
author_sort	Котлярский, Ф.М.
title	Влияние интенсивного замешивания в расплав газовой фазы на пористость вторичного сплава АК9
title_short	Влияние интенсивного замешивания в расплав газовой фазы на пористость вторичного сплава АК9
title_full	Влияние интенсивного замешивания в расплав газовой фазы на пористость вторичного сплава АК9
title_fullStr	Влияние интенсивного замешивания в расплав газовой фазы на пористость вторичного сплава АК9
title_full_unstemmed	Влияние интенсивного замешивания в расплав газовой фазы на пористость вторичного сплава АК9
title_sort	влияние интенсивного замешивания в расплав газовой фазы на пористость вторичного сплава ак9
publisher	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
publishDate	2010
topic_facet	Новые методы и прогрессивные технологии литья
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/49766
citation_txt	Влияние интенсивного замешивания в расплав газовой фазы на пористость вторичного сплава АК9 / Ф.М. Котлярский, Г.П. Борисов, В.И. Белик, В.М. Дука, Л.К. Шеневидько, А.Г. Вернидуб // Процессы литья. — 2010. — № 2. — С. 42-50. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
series	Процессы литья
work_keys_str_mv	AT kotlârskijfm vliânieintensivnogozamešivaniâvrasplavgazovojfazynaporistostʹvtoričnogosplavaak9 AT borisovgp vliânieintensivnogozamešivaniâvrasplavgazovojfazynaporistostʹvtoričnogosplavaak9 AT belikvi vliânieintensivnogozamešivaniâvrasplavgazovojfazynaporistostʹvtoričnogosplavaak9 AT dukavm vliânieintensivnogozamešivaniâvrasplavgazovojfazynaporistostʹvtoričnogosplavaak9 AT šenevidʹkolk vliânieintensivnogozamešivaniâvrasplavgazovojfazynaporistostʹvtoričnogosplavaak9 AT vernidubag vliânieintensivnogozamešivaniâvrasplavgazovojfazynaporistostʹvtoričnogosplavaak9
first_indexed	2025-07-04T11:01:14Z
last_indexed	2025-07-04T11:01:14Z
_version_	1836713901716144128
fulltext	42 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 2 (80) Новые методы и прогрессивные технологии литья УДК 621.746.6:669.715-41 Ф. М. Котлярский, Г. П. Борисов, В. И. Белик, В. М. Дука, Л. К. Шеневидько, А. Г. Вернидуб Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев ВЛИЯНИЕ ИНТЕНСИВНОГО ЗАМЕШИВАНИЯ В РАСПЛАВ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ НА ПОРИСТОСТЬ ВТОРИЧНОГО СПЛАВА АК9 Предпринята очередная попытка реализации технологии безусадочного литья алюминиевых сплавов путем интенсивного замешивания в расплав (в том числе в частично затвердевший) газовой фазы. Установлено, что перемешивание снижает степень насыщения расплава водородом. Исследован характер пористости литого металла при введении в перегретый и частично затвердевший расплав паровоздушной смеси. Ключевые слова: алюминиевые сплавы, частичное затвердевание, газовая фаза, пере- мешивание, характер пористости. Зроблена чергова спроба реалізації технології безусадкового лиття алюмінієвих сплавів шляхом інтенсивного замішування в розплав (у тому числі в частково затверділий) газової фази. Встановле- но, що перемішування знижує ступінь насичення розплаву воднем. Досліджено характер пористості литого металу при введенні в перегрітий і частково затверділий розплав пароповітряної суміші. Ключові слова: алюмінієві сплави, часткове тверднення, газова фаза, перемішування, характер пористості. There is made the next attempt an implementation of aluminum alloys unshrinkable casting by gas phase intensive stirring into the melt (including partially solidified). It is determined that the stirring decreases the level of melt saturation with hydrogen. It is studied the character of sheet metal porosity under insertion of vapour-air mixture into the overheated and partially solidified melts. Keywords: aluminum alloy, partial solidifying, gas phase, stirring, porosity character. Цель работы - поиск эффективных путей компенсации усадки затвердевания сплава АК9 полезной междендритной газовой пористостью при снижении вредной всплывающей пористости до допустимых пределов. Методический недостаток ранее выполненной аналогичной работы [1] заклю- чается в том, что в каждом эксперименте наводороживали всю массу расплава в плавильном тигле (~15 кг), а использовали только около 2 кг, то есть в каждом по- следующем эксперименте изменяются исходные условия. Кроме того, при ручном перемешивании расплава с помощью прутков интенсивность перемешивания по- лучается низкой и недостаточно контролируемой. Следовало бы также в качестве газовой фазы использовать не только растворимый водород, но и воздух с нерас- творимым азотом. С учетом этих замечаний в данной работе была поставлена задача перейти на порционную обработку расплава специальной трубчатой мешалкой с контролируе- мым повышенным числом оборотов (порядка тысячи) и автоматическим подсосом паровоздушной смеси. Конструкция перемешивающего устройства позаимствована из монографии В. В. Кафарова [2]. Схема и фотография изготовленного устройства представлены на рис. 1. В нем предусмотрено совмещение перемешивания и подачи газовой фазы в разовую дозу расплава, зачерпнутого из тигля разливательным ков- шиком 2. Если обработку предполагается проводить при постоянной температуре, ковшик с нагретым до этой температуры расплавом помещают в электропечь 1 с той же температурой. Если же планируется одновременно с указанной обработкой ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 2 (80) 43 Новые методы и прогрессивные технологии литья осуществлять термоскоростное охлаждение, как это делалось в работе [1], тогда ковшик с расплавом устанавливается в специальную подставку, фиксирующую его положение. Перемешивание расплава производится трубчатой мешалкой 4 с на- ружным диаметром 12 мм, на концах лопастей которой с тыльной (при вращении) стороны выполнены косые срезы, удаленные от оси вращения в среднем на 40 мм. Для предотвращения попадания внутрь лопастей расплава в срезы установлены газопроницаемые пробки из огнеупорной ваты. При определенной частоте враще- ния в зоне срезов возникает вакуум, превосходящий по величине гидростатический напор, и начинается подсос газа, поступающего в мешалку через выполненное в Рис. 1. Схема (а) и фотография (б) перемешиваю- щего устройства: 1 – электропечь; 2 – ковшик; 3 – отражательные элементы; 4 – трубчатая мешалка; 5 – купол; 6 – приводной ремешок; 7 – электродрель; 8 – индикатор тахометра; 9 – генератор тахометра; 10 – уголок; 11 – упорная планка; 12 – стойка штатива; 13 – стопор поворота; 14 – стопор уровня; 15 – противовес 44 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 2 (80) Новые методы и прогрессивные технологии литья ее верхней части отверстие. Для облегчения подачи в расплав водяного пара над отверстием закреплен купол 5, под который подводится шланг от парогенератора. Чтобы воспрепятствовать образованию во вращающемся расплаве глубокой воронки и выплескиванию расплава, а также с целью дробления пузырьков поступающего газа, в ковшик установили однокольцевое «беличье колесо» из шести отражающих элементов 3. Второе кольцо отсутствует для удобства снятия шлака и заливки рас- плава в форму. Мешалку вращали с помощью электродрели 7 марки STERN HD10V (Австрия), сообщающейся через приводной ремешок с генератором тахометра 9 марки Д-1ММ (СССР), который передает сигнал индикатору 8. Чтобы приводной ремешок не сдви- гал электродрели, положение последней помимо крепления фиксируется упорной планкой 11. Весь перемешивающий узел через уголок 10 со втулкой в нижней части надет на стойку штатива 12, благодаря чему имеет возможность перемещаться вверх-вниз и поворачиваться на 360о. Его рабочее положение фиксируется стопором поворота 13 и стопором уровня 14. Для устойчивости этого положения на основании штатива установлен противовес 15. Работу перемешивающего устройства проверяли на воде с использованием в качестве ковшика прозрачного сосуда. Установили, что при столбе жидкости над лопастями около 140 мм процесс всасывания воздуха интенсивно развивается при частоте вращения более 500 оборотов в минуту. При отсутствии в ковшике от- ражательных элементов помимо образования воронки и размеров газовых пузырьков заслуживает внимания характер их распре- деления. Оказалось, что раз- дробленные лопастью пузырьки размером около 5 мм смещаются к оси, образуя конус, обратный конусу воронки. На стыке этих конусов происходит концентра- ция газовой фазы в виде пены. В наружном слое вращающейся жидкости газовые пузырьки прак- тически отсутствуют. Повышение частоты вращения усиливает этот эффект. При наличии отражательных элементов с исследованной ши- риной от 6 до 12 мм и высотой выше, равной или ниже на 30 мм уровня воды в процессе враще- ния мешалки воронка сверху не образуется, газовые пузырьки диаметром менее 5 мм распре- деляются практически равномер- но по всему объему жидкости. Расстояние между лопастями и днищем ковшика не должно пре- вышать 20-40 мм (в зависимости от частоты вращения), иначе снизу образуется слой жидкости, сво- бодный от газовых пузырьков. Не следует также приближать лопасть до открытой поверхности жидко- Рис. 2. Металлическая форма технологической пробы 3 5 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 2 (80) 45 Новые методы и прогрессивные технологии литья сти и верхнего среза отражательных элементов на расстояние менее 30-50 мм (в зависимости от частоты вращения), так как начинается интенсивное возмущение поверхности жидкости с образованием бурунов и брызг. Вторая часть исследований выполнена на сплаве АК9, оставшемся после работы [1]. В качестве опытных отливок использовали интенсивно затвердевающую техно- логическую пробу на газовую пористость (рис. 2) и цилиндр диаметром 50 мм, мед- ленно затвердевающий в кокиле с толщиной стенки 2 мм. Полученные результаты представлены на рис. 3-5. На рис. 4 цилиндры 1, 3 представлены в полный размер (низкая высота из-за недостатка металла в связи с интенсивным шлакообразовани- ем), а цилиндры 2, 4, 5, 6 – только верхними наиболее пораженными половинами. В первом эксперименте по сочетанию воздействий на расплав практически повторили четвертый эксперимент работы [1], в котором последовательно производили наво- дороживание влажным асбестом, модифицирование стронцием, термоскоростное охлаждение, частичное затвердевание и ручное перемешивание. Разница в том, что в данном случае механическое перемешивание ранее модифицированного стронцием расплава с частотой 1000 об/мин и подачу в него паровоздушной смеси осуществляли одновременно на протяжении 1 мин в процессе термоскоростного охлаждения от 750 до 600,5 0С (температура ликвидуса около 606 0С). Заливку производили сразу после снятия шлака (~15 с). Следует отметить, что операция удаления так назы- ваемого «шлака» оказалась не простой из-за отсутствия четкой границы раздела между вязкой двухфазной металлической массой и расположенной над ней очень похожей смесью того же двухфазного сплава, окисных плен и газовых включений. Причем процесс разделения, по-видимому, продолжался и после заливки металла в формы. Об этом свидетельствует резкое увеличение пористости в верхней половине Рис. 3. Влияние видов обработки расплава АК9 на пористость отливки, форми- рующейся в условиях ускоренного (технологическая проба на пористость, а) и замедленного (цилиндр, б) затвердевания: 1 – перемешивание (1000 об/мин) с одновременной подачей паровоздушной смеси в процессе термоскоростного охлаждения (ТСО) расплава от 750 до 600,5 оС на протяжении 1 мин; 2 – то же без ТСО при 750-704 оС; 3 – то же при 604-603 оС; 4 – то же при 609-605 оС; 5 – за- ливка при 615-610 оС без обработки расплава; 6 – обработка влажным асбестовым тампоном при 615-610 оС около 2 мин, заливка при 607-605 оС а б 46 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 2 (80) Новые методы и прогрессивные технологии литья технологической пробы (рис. 3, а, кривая 1), а то, что средняя пористость быстро затвердевающей пробы и медленно затвердевающего цилиндра (рис.3, б, поз.1) примерно равны, говорит о том, что поры образованы, в основном, нерастворимым газом (азотом), поскольку количество выделяемого из расплава растворимого водо- рода определяется интенсивностью затвердевания, что и привело бы к увеличению пористости в цилиндре. При сравнении полученных данных (рис. 3, а, кривая 1) с данными четверто- го эксперимента работы [1] (рис. 3, а, кривая 4 [1]) видно, что в первом случае средняя пористость примерно в 5 раз больше, что связано с отмеченными выше методическими изменениями и, в первую очередь, с повышением интенсивности перемешивания расплава при одновременной подаче в него растворимой и (глав- Рис. 4. Макрошлифы осевых сечений цилиндров (нумерация согласно рис. 3) ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 2 (80) 47 Новые методы и прогрессивные технологии литья ное) нерастворимой газовой фазы. Температура металла в конце перемешивания в обоих случаях составляла 600,5 0С, то есть концентрация твердой фазы в этот момент была примерно одинаковой. Характер пористости исследованных объектов показан на рис. 4 и 5 (поз.1), из которых видно, что в отливках поры, в основном, крупные (до 4 мм) и распределены неравномерно, а в «шлаке» (рис. 5) при тех же размерах их значительно больше и распределены они более равномерно. Обращает на себя внимание наибольшая раковина на макрошлифе цилиндра (рис. 4, поз. 1). Ее рваный вид явно говорит об усадочном происхождении, несмотря на наличие большого количества газовых пор. Это связано с тем, что пузырьки, которые были в расплаве еще до заливки рас- плава в форму, в процессе кристаллизации отливки не повышают ее внутреннего давления в отличие от выделяющегося из расплава растворенного газа. Более того, такие пузырьки в процессе понижения температуры затвердевающей отливки сами Номер эксперимента верх середина низ Металлогазоокисная смесь (“шлак”) Рис. 5. Макрошлифы сечений технологической пробы и “шлака” Сечения технологической пробы 1; 3 48 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 2 (80) Новые методы и прогрессивные технологии литья сокращаются в объеме и совместно с усадкой понижают внутреннее давление. Если водорода,выделяющегося из расплава, недостаточно для компенсации этого понижения давления, тогда между незатвердевшей частью отливки и атмосферой создается перепад давлений, под действием которого верхний твердожидкий слой отливки вначале прогибается, а затем разрушается, создавая углубляющуюся внутрь отливки трещину или раковину переменного сечения. Таким образом, при наличии большого количества газовых пор (даже больше объема усадки затвердевания) возможно образование усадочных дефектов в отливке по описанному механизму. В данном случае это еще одно подтверждение того, что перемешивание расплава при отсутствии перегрева приводит к низкому содержанию водорода даже в условиях принудительного наводороживания путем обработки водяным паром. После такого вывода возникает вопрос – что и каким образом изменится, если тот же эксперимент провести в условиях обычного перегрева, без термоскоростного охлаждения. Полученные результаты отражены на рис. 3 и 4, позицией 2. Как видно, кривая пористости технологической пробы опустилась ниже 2 % (рис. 3, а) при по- ристости цилиндра более 4 % (рис. 3, б), что говорит о значительном содержании водорода в расплаве. Тем не менее, вредная пористость, выявляемая ее резким ростом в верхней части технологической пробы, практически отсутствует, тогда как при наводороживании близкого по химическому составу перегретого сплава влажным асбестом без механического перемешивания и при короткой выдержке значения газовой пористости верхней, средней и нижней частей отливки, аналогич- ной используемой технологической пробе, составляют соответственно 7-10; ~1,5; ~0,5 % [3]. Согласно рассмотренному в работе [3] механизму разделения газовой пористости на вредную всплывающую и полезную междендритную, отсутствие всплы- вающей пористости говорит о том, что основная часть водорода в расплаве находится в твердогазокластерных комплексах и выделяется преимущественно у фронта кри- сталлизации. В сечениях технологической пробы на различных уровнях пористость на макрошлифах визуально не обнаружена. Что же касается цилиндра (рис. 4, поз. 2), то его верхняя половина более пористая, чем нижняя. Особенно видна разница по количеству крупных пор, которые не сконцентрированы в узком верхнем слое, а рассредоточены по всей верхней половине. На кривой 2 (рис. 3, а) это отражено монотонным линейным ростом пористости снизу вверх. Результаты второго экспери- мента убедительно говорят о том, что технологические режимы получения цилиндра заслуживают внимания в плане безусадочного литья алюминиевых сплавов. Большая разница между полученными результатами первого и второго экс- периментов требовала промежуточных исследований. В третьем эксперименте одноминутную обработку расплава (интенсивное перемешивание при частоте вращения мешалки 1000 об/мин с одновременной подачей паровоздушной смеси) производили в интервале температур 604-603 0С, то есть с приближением к лик- видусу снизу. Был замечен интересный эффект – примерно в середине процесса обработки в ковшике над расплавом начала быстро подниматься какая-то масса, которая оказалась той же, только более рыхлой тройной смесью двухфазного сплава, окисных плен и газовых включений (рис. 5). Заливку осуществляли после удаления этой смеси. Полученные данные приведены на рис. 3 и 4, поз. 3. Из рис. 3, а видно, что в технологической пробе пористость опустилась ниже 1 % и распределилась практически равномерно по всей высоте (некоторое превышение в средней части вызвано более длительным затвердеванием из-за отсутствия торцевых эффектов). В то же время пористость цилиндра превышала 3 % (рис. 3, б, поз. 3), однако, как видно по макрошлифу (рис. 4, поз. 3), здесь имеет место сочетание усадочных дефектов с рассеянной газовой пористостью. Все это говорит об очень низком содержании водорода. Что же касается воздуха (азота), то консистенция твердой фазы в расплаве была, по-видимому, недостаточной для удержания его пузырьков. ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 2 (80) 49 Новые методы и прогрессивные технологии литья Они не видны ни на макрошлифе цилиндра, ни на макрошлифах технологической пробы, где вообще никакая пористость визуально не просматривается. В четвертом эксперименте аналогичную обработку расплава проводили в интер- вале температур над ликвидусом (615-610 0С, заливка при 609-605 0С). Полученные результаты отражены на рис. 3 и 4 позицией 4. Как видно, величина и распределение пористости на технологической пробе практически остались такими же, как в третьем эксперименте (резкое увеличение пористости в нижней части явно является выбро- сом, связанным со случайным попаданием инородного тела, например, шлака). Что же касается цилиндра, то он повел себя неожиданно. Его средняя пористость умень- шилась вдвое по сравнению с третьим цилиндром. Тем не менее, на макрошлифе (рис. 4, поз. 4) не видно концентрированных усадочных дефектов (за исключением верхней усадочной воронки, но и она меньше, чем в третьем цилиндре). По всему полю шлифа рассеяны мелкие поры (менее 0,5 мм), очень похожие на газовые. Возникает вопрос – что скомпенсировало усадку цилиндра при затвердевании? Аналогичный случай и с аналогичной отливкой наблюдается в работе [4], в которой этот эффект объясняется (и подтвержден измерениями) сокращением диаметра отливки под действием усадки, то есть рассредоточенной утяжкой. Вопрос о природе рассеянной пористости также не прост. С одной стороны, поры на макрошлифе похожи на газовые, с другой, судя по данным рис. 3, содер- жание водорода низкое, а пористость четвертого цилиндра в 2 раза меньше усадки затвердевания, а с третьей, питание при затвердевании с большой степенью ве- роятности компенсируется утяжкой, что обычно свойственно необработанным или даже рафинированным сплавам, склонным к усадочным дефектам типа трещин, раковин и рыхлот. На этот случай также есть прецедент [5], когда в условиях недо- статочного питания получаемые из наводороженных и рафинированных силуминов отливки имели одинаковую на вид рассредоточенную мелкую пористость. Один из механизмов формирования такой пористости в отливках из сплавов с низким га- зосодержанием описан в работе [6]. Он сводится к распределению определенного объема усадки между многочисленными растягивающимися пузырьками на твердых неметаллических включениях и если реальная усадка не выходит за пределы этого объема, то разрыва расплава, свойственного природе усадочных дефектов, может не произойти, хотя этот процесс протекает в условиях отрицательного давления. Для сравнительной оценки эффективности воздействия интенсивного заме- шивания газовой фазы в расплав при предкристаллизационной температуре на пористость литого металла в пятом эксперименте использовали расплав при той же температуре (610-615 0С) без какой-либо обработки. Полученные результаты представлены на рис. 3 и 4 позицией 5. Как видно, существенной разницы между этими результатами и аналогичными результатами предыдущего эксперимента нет, разве что на макрошлифе цилиндра меньше мелких пор, но появилось несколько более крупных (до 1 мм). При визуальном осмотре макрошлифов пробы поры не обнаружены. В плане исследуемого вопроса это говорит о бесполезности всех видов воздействия на расплав в четвертом эксперименте. С той же целью в шестом эксперименте расплав при предкристаллизационной температуре около 2 мин обрабатывали влажным асбестовым тампоном. Получен- ные результаты представлены на рис. 3-5 позицией 6. По сравнению с четвертым экспериментом пористость как технологической пробы, так и цилиндра увеличилась примерно вдвое. Проявилась в небольшом количестве всплывающая пористость (кривая 6 на рис. 3, а – увеличение пористости в верхней части пробы). На макрош- лифах пробы (рис. 5, поз. 6) визуально наблюдаемая пористость представлена, в основном, редко и неравномерно рассеянными порами размерами 0,3-1,0 мм. На 50 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 2 (80) Новые методы и прогрессивные технологии литья макрошлифе цилиндра (рис. 4, поз. 6) несколько таких же пор выделяются на фоне мелкой пористости, рассеянной по всему полю. Судя по этим результатам, в слу- чае потребности повышения газовой пористости отливок, получаемых из сплава АК9 при предкристаллизационной температуре, целесообразно воспользоваться традиционной обработкой расплава увлажненным асбестом. Выводы • Интенсивное перемешивание расплава (1000 об/мин) резко повышает эффек- тивный коэффициент диффузии водорода, что препятствует его газонасыщению сверх растворимости даже в условиях продувки паровоздушной смесью, поэтому, чем ниже температура обрабатываемого расплава, тем соответственно меньшим получается содержание растворенного водорода. • При повышенной концентрации кристаллов в частично затвердевшем сплаве интенсивное замешивание в суспензию как растворимой, так и нерастворимой газовой фазы приводит к образованию в литом металле крупных (до 4 мм) и не- равномерно распределенных пор. • Приготовление частично затвердевшего сплава в условиях интенсивного меха- нического перемешивания с одновременным вводом газовой фазы сопровождается образованием значительного количества «шлака» в виде смеси двухфазного металла с окисными и газовыми включениями. Причем граница раздела между металличе- ской массой и «шлаком» не всегда достаточно четкая, что затрудняет качественную очистку и быструю заливку приготовленной суспензии. • Сравнивая результаты исследований данной работы и работы [1] � позиции прак-� позиции прак- позиции прак- тики литья сплава АК9 в двухфазном состоянии, следует признать, что в предыдущей режимы приготовления частично затвердевшего сплава более эффективны. 1. Литье вторичного сплава АК9 в двухфазном состоянии с предварительным наводорожива- нием и модифицированием стронцием / Ф. М. Котлярский, Г. П. Борисов, В. И. Белик и др. − Процессы литья. − 2010. − № 1. − С. 38-47. 2. Кафаров В. В. Основы массопередачи. Системы газ-жидкость, пар-жидкость, жидкость- жидкость. − М.: Выс. шк., 1979. − 439 с. 3. Котлярский Ф. М., Борисов Г. П. Малоотходное литье алюминиевых сплавов. − Киев: Наук. думка, 2007. − 160 с. 4. Котлярский Ф. М. Комплексное влияние газонасыщенности расплава и интенсивности затвердевания на формирование и свойства отливок из алюминиевых сплавов в услови- ях бесприбыльного литья // Процессы литья. − 1994. − № 2. − С. 96-106. 5. Отчет по теме НИР 1.6.5.432 «Исследование механики развития деформационных процес- сов в затвердевающей отливке». − Киев: ФТИМС НАН Украины, 2001. − 275 с. 6. Белик В. И. Теоретические предпосылки использования упругих свойств расплава при получении отливок // Процессы литья. − 1994. − № 3. − С. 53-62. Поступила 04.09.2009

Влияние интенсивного замешивания в расплав газовой фазы на пористость вторичного сплава АК9

Institution

Ähnliche Einträge