Технология электрогидроимпульсной обработки металлов и сплавов: методы и оборудование

Предложена классификация и описаны известные методы электрогидроимпульсной обработки металлов и сплавов. Такой подход позволяет оптимизировать выбор метода обработки и места нагружения жидкого и кристаллизующегося металла. Классификация технологического оборудования, используемого для электрогидроим...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2010
Hauptverfasser:	Грабовый, В.М., Дегтев, Ю.Н.
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/123456789/49779
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:	Технология электрогидроимпульсной обработки металлов и сплавов: методы и оборудование / В.М. Грабовый, Ю.Н. Дегтев // Процессы литья. — 2010. — № 3. — С. 30-35. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-49779
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-497792013-09-29T03:07:30Z Технология электрогидроимпульсной обработки металлов и сплавов: методы и оборудование Грабовый, В.М. Дегтев, Ю.Н. Новые методы и прогрессивные технологии литья Предложена классификация и описаны известные методы электрогидроимпульсной обработки металлов и сплавов. Такой подход позволяет оптимизировать выбор метода обработки и места нагружения жидкого и кристаллизующегося металла. Классификация технологического оборудования, используемого для электрогидроимпульсной обработки расплава, разграничивает области практического использования электрогидроимпульсной обработки при решении некоторых проблем металлургии и литейного производства. Запропоновано класифікацію і описано відомі методи електрогідроімпульсної обробки металів і сплавів. Такий підхід дозволяє оптимізувати вибір методу обробки і місця навантаження рідкого металу та того, що кристалізується. Класифікація технологічного устаткування, що використовується для електрогідроімпульсної обробки розплаву, розмежовує області практичного використання електрогідроімпульсної обробки при рішенні деяких проблем металургії та ливарного виробництва. Classification is offered and the known methods of the elektrohydropulse treatment of metals and alloys are described. Such approach allows to optimize the choice of the method of treatment and place of loading of liquid and crystallized metal. Classification of the technological equipment used for elektrohydropulse treatment of melts differentiates the fields of the practical use elektrohydropulse treatment to solve of some problems of metallurgy and casting production. 2010 Article Технология электрогидроимпульсной обработки металлов и сплавов: методы и оборудование / В.М. Грабовый, Ю.Н. Дегтев // Процессы литья. — 2010. — № 3. — С. 30-35. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 0235-5884 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/49779 621.745.56:621.7.044.4 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 Грабовый, В.М. Дегтев, Ю.Н. Технология электрогидроимпульсной обработки металлов и сплавов: методы и оборудование Процессы литья
description	Предложена классификация и описаны известные методы электрогидроимпульсной обработки металлов и сплавов. Такой подход позволяет оптимизировать выбор метода обработки и места нагружения жидкого и кристаллизующегося металла. Классификация технологического оборудования, используемого для электрогидроимпульсной обработки расплава, разграничивает области практического использования электрогидроимпульсной обработки при решении некоторых проблем металлургии и литейного производства.
format	Article
author	Грабовый, В.М. Дегтев, Ю.Н.
author_facet	Грабовый, В.М. Дегтев, Ю.Н.
author_sort	Грабовый, В.М.
title	Технология электрогидроимпульсной обработки металлов и сплавов: методы и оборудование
title_short	Технология электрогидроимпульсной обработки металлов и сплавов: методы и оборудование
title_full	Технология электрогидроимпульсной обработки металлов и сплавов: методы и оборудование
title_fullStr	Технология электрогидроимпульсной обработки металлов и сплавов: методы и оборудование
title_full_unstemmed	Технология электрогидроимпульсной обработки металлов и сплавов: методы и оборудование
title_sort	технология электрогидроимпульсной обработки металлов и сплавов: методы и оборудование
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/123456789/49779
citation_txt	Технология электрогидроимпульсной обработки металлов и сплавов: методы и оборудование / В.М. Грабовый, Ю.Н. Дегтев // Процессы литья. — 2010. — № 3. — С. 30-35. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.
series	Процессы литья
work_keys_str_mv	AT grabovyjvm tehnologiâélektrogidroimpulʹsnojobrabotkimetallovisplavovmetodyioborudovanie AT degtevûn tehnologiâélektrogidroimpulʹsnojobrabotkimetallovisplavovmetodyioborudovanie
first_indexed	2025-07-04T11:02:11Z
last_indexed	2025-07-04T11:02:11Z
_version_	1836713961641213952
fulltext	30 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 3 (81) Новые методы и прогрессивные технологии литья УДК 621.745.56:621.7.044.4 В. М. Грабовый, Ю. Н. Дегтев Институт импульсных процессов и технологий НАН Украины, Николаев ТЕХНОЛОГИЯ эЛЕКТРОГИДРОИМПУЛЬСНОЙ ОбРАбОТКИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ: МЕТОДЫ И ОбОРУДОВАНИЕ Предложена классификация и описаны известные методы электрогидроимпульсной обра- ботки металлов и сплавов. Такой подход позволяет оптимизировать выбор метода обработки и места нагружения жидкого и кристаллизующегося металла. Классификация технологи- ческого оборудования, используемого для электрогидроимпульсной обработки расплава, разграничивает области практического использования электрогидроимпульсной обработки при решении некоторых проблем металлургии и литейного производства. Ключевые слова: электрогидроимпульсная обработка, жидкий и кристаллизующийся ме- талл, расплав. Запропоновано класифікацію і описано відомі методи електрогідроімпульсної обробки металів і сплавів. Такий підхід дозволяє оптимізувати вибір методу обробки і місця навантаження рідкого металу та того, що кристалізується. Класифікація технологічного устаткування, що використовується для електрогідроімпульсної обробки розплаву, розмежовує області прак- тичного використання електрогідроімпульсної обробки при рішенні деяких проблем металургії та ливарного виробництва. Ключові слова: електрогідроімпульсна обробка, рідкий метал, що кристалізується, роз- плав. Classification is offered and the known methods of the elektrohydropulse treatment of metals and alloys are described. Such approach allows to optimize the choice of the method of treatment and place of loading of liquid and crystallized metal. Classification of the technological equipment used for elektrohydropulse treatment of melts differentiates the fields of the practical use elektrohydropulse treatment to solve of some problems of metallurgy and casting production. Keywords: elektrohydropulse treatment, liquid and crystallized metal, melts. Введение Ключевой проблемой повышения качества в литейном производстве являются контроль и поддержка в заданных пределах характеристик и параметров техноло� гических процессов литья. При этом на всех стадиях технологического передела в триаде “шихта–расплав–отливка” используется широкий спектр технологических процессов, операций, методов, в основу которых положены разные по своей природе физические процессы. Сегодня ряд проблем повышения качества отливок может быть решен путем использования технологии электрогидроимпульсной обработки (ЭГИО) металлов и сплавов [1�3]. Такой процесс отличается многофакторностью, многовариантностью и взаимообусловленностью его составляющих или подпро� цессов, что затрудняет выбор рационального варианта. Отметим, что практика показала бесперспективность механического переноса технологического оборудо� вания, энергетической части или параметров обработки используемых, например, для Fe�С сплавов, на Al�Si cплавы. Выделение нерешенной части проблемы. Ударно�волновое воздействие при ЭГИО – это эффективный способ создания благоприятных состояний исходного вещества и, как результат, получение новых свойств материалов в изделии. В ранее выполненных публикациях технологическое оборудование для ЭГИО рассматри� валось целенаправленно к конкретному технологическому процессу, например, к ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 3 (81) 31 Новые методы и прогрессивные технологии литья магнитногидродинамической обработке [4], или обобщенно, применительно, на� пример, к режимам обработки определенных металлов и сплавов [5, 6]. Вместе с тем, классификация и описание методов ЭГИО и технологического оборудования, используемого для обработки, в первую очередь, позволяет пользователю оптими� зировать выбор рационального технологического приема. Учитывая, что результа� ты электрогидроимпульсного ударно�волнового нагружения материалов весьма многообразны, такой подход разграничит области практического применения ЭГИО при решении некоторых проблем металлургии и литейного производства. Целью работы является классификация и описание методов ЭГИО, а также используемого для обработки технологического оборудования. Результаты аналитических исследований. Анализ фонда изобретений ИИПТ НАН Украины позволяет классифицировать многообразие технологических приемов ЭГИО (по принципу их использования) тремя методами: – метод ЭГИО расплава (А); – ЭГИО кристаллизующегося слитка при порционной разливке (б); – ЭГИО кристаллизующегося слитка при непрерывной разливке (В). В соответствии с разработанной классификацией можно выделить общие при� знаки вышеуказанных методов: – импульсное воздействие на объект обработки, которое повторяется дискретно, путем трансформации электрической энергии в механическую при высоковольтном пробое между электродами и воздействие импульса силы, передаваемого ударной волной и гидропотоком в объект обработки; – распределение энергии в объекте обработки по временному масштабу за время обработки; – распределение энергии в объекте обработки по геометрическому масштабу. Следует различать частные признаки методов ЭГИО по способу нагружения и по зоне воздействия. В первом случае – это глубинное нагружение объекта обработки (А, б), поверхностное нагружение объекта обработки (А, б, В). Во втором случае – это ЭГИО в одной локальной зоне объекта обработки (А, б); ЭГИО в нескольких локальных зонах обработки (А, б, В); ЭГИО в пересекающихся зонах обработки (А, б, В); ЭГИО в активированной добавками зоне обработки (А, б, В). В обозначенных выше трех методах ЭГИО можно выделить множество вариантов использования. Например, по методу А ЭГИО расплава может осуществляться в печи, миксере, промежуточном ковше, разливочном ковше, на желобе или в лит� никовой чаше, а также непосредственно в форме и др. По методу б – обработка кристаллизующегося слитка в горизонтальной и (или) вертикальной плоскостях, под углом к ним, используя синхронное введение импульсов давления навстречу друг другу или асинхронное введение импульсов давления через тело изложницы или кокиля, введение импульсов давления через прибыль или непосредственно в прибыль и др. По методу В – обработка непрерывнолитого слитка введением колебаний в промежуточный ковш, кристаллизатор, в двухфазную зону синхронно или асинхронно и др. Следует отметить, что описанное многообразие вариантов существенно расширяется при использовании комплексных технологических приемов. Примером тому служит информационная модель разработанного много� функционального многоцелевого модуля, включающего 9 вариантов комплексной обработки в магнитогидродинамической установке [4], а также продувка алюми� ниевого расплава инертным газом и ЭГИО [7�9]. На рис. 1. представлена классификация схем нагружения металла: при непрерыв� ной разливке (от «а» до «в»), в процессах спецэлектрометаллургии (от «г» до «е»), в процессах отливки слитков в изложницы (от «г» до «и»), подготовки расплава в ковше (от «к» до «м»), обработки расплава в плавильном агрегате, при выпуске и в форме (от «н» до «п»). При сифонной разливке можно использовать ввод колебаний через прибыльную часть слитка волноводом ЭРГУК (рис.1, и). Донный подвод колебаний (через за� 32 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 3 (81) Новые методы и прогрессивные технологии литья травку наплавляемого слитка, рис. 1, г) использовался в спецэлектрометаллургии при вакуумном дуговом (ВДП) [10] и электрошлаковом (ЭШП) переплавах. Так, при ВДП жаропрочных сплавов в опытном металле коэффициент измельчения ма� крозерна составил 16. При отливке электродов для ВДП и ЭГИО на двух уровнях (в вертикальной плоскости) существенно снизилась осевая пористость в жаропрочном сплаве. ЭГИО электрошлакового слитка также приводит к измельчению структуры, однако, наблюдается периодическая разнозернистая структура [11]. При увеличении глубины ванны процесс измельчения стабилизируется. В качестве альтернативы может быть использована схема, приведенная на рис. 1, д или е. Эксперименты по ЭГИО непрерывнолитого слитка на радиальной установке показали эффективность совмещения трех схем воздействия (рис. 1, а�в) в одном технологическом процес� се � обработка в вертикальной плоскости под кристаллизатором, на радиальном участке заготовки и горизонтальном [12]. Рис. 1. Классификация схем нагружения металла при ЭГИО: а – горизонтально, через корочку непрерывнолитого слитка; б – под наклоном; в – вертикально; г – через затравку при ВДП; д – через электрод при ЭШП; е – через стенку кристаллизатора; ж – через дно изложницы (кокиля); з – через боковую поверхность изложницы (кокиля); и – волноводом, через прибыль; к – волноводом в ковше, вертикально; л – волноводом, под углом к горизонту; м – рассредото� чено в объеме ковша; н – в накопительной печи; о – на желобе; п – в форме; ЭРГУК М , ЭРГУК В – электроразрядный генератор упругих колебаний мембранного (м) и волноводного типов (в) ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 3 (81) 33 Новые методы и прогрессивные технологии литья Составной частью всех электрогидроимпульсных установок (ЭГУ) для ЭГИО яв� ляется технологический блок, который служит средством достижения, как минимум, трех целей: фиксации ЭРГУК волноводного типа на заданном уровне, введению волновода ЭРГУК в расплав для формирования поля давления в нем; выведению волновода ЭРГУК из расплава после завершения ЭГИО. Анализ конструкций тех� нологического оборудования для электрогидроимпульсной обработки расплава Способ подачи Схематическое изображение технического узла начало процесса при обработке По криволиней� ной траектории Вертикально по дуге Го р и з о н т а л ь � но вокруг оси, вертикально по прямолинейной траектории В е р т и к а л ь н о , горизонтально по прямолиней� ной траектории Вертикально и горизонтально под углом к го� ризонту Таблица 1. Классификация конструкций технологических блоков 34 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 3 (81) Новые методы и прогрессивные технологии литья позволил по методу подачи электрораз� рядного генератора волноводного типа к объекту обработки и введения волновода в расплав классифицировать пятью техно� логическими блоками. Результаты анализа приведены в табл. 1, 2. Конструкция, реализующая первый тип технологических блоков, предусматривает перемещение по криволинейному пазу в верхней части полой стойки (поворот на угол 90о с одновременным опусканием ЭР� ГУК вниз) и погружение волновода в ковш по прямолинейной части паза в нижней части стойки (ЭГУ модели УВ 3). Конструк� ция, реализующая второй тип, – переме� щение в вертикальной плоскости по дуге (УВ 4), хорошо зарекомендовала себя при обработке в ковшах массой от 15 до 50 т. Конструкция, реализующая третий тип, – перемещение горизонтально вокруг оси, а затем – вертикально по прямолинейной траектории. Конструкция, реализующая четвертый тип, – перемещение ЭРГУК на тележке в вертикальной плоскости, а за� тем – в горизонтальной, по прямолинейной траектории (УВ 10, УВ 5). Конструкция, реализующая пятый тип, предусматривает перемещение ЭРГУК на тележке с одновре� менным перемещением в вертикальной и М о д е л ь М а с с а р а с п л а в а , т В р е м я о б р а б о т- ки , м и н В р е м я м е ж д у о б р а б о тк а м и , м и н Ч а с то та с л е д о в а н и я и м п ул ьс о в , Гц э н е р ги я в и м п ул ьс е , кД ж П о тр е б л я е - м а я Г И Т м о щ - н о с ть , кВ А У д е л ьн ы е э н е р го - з а тр а ты , кВ т ⋅ ч /т О б ъ е м э Р ГУ К , л Р а з м е р м е м б р а н ы , д и а м е тр / то л щ и н а , м м У В 3 5 1 0 н е р е гл ам е н ти � р о ва н о 2 5 3 0 0 ,7 8 1 1 5 6 8 0 /1 5 У В 4 2 5 1 0 не р ег лл ам ен ти � р о ва н о 4 ;8 ;1 6 2 ,5 ;5 ;1 0 4 0 0 ,9 1 9 0 6 8 0 /2 0 У В 9 2 �6 5 3 0 2 �1 6 2 ,5 ;5 6 6 0 ,7 7 8 3 2 0 /1 5 У В 1 0 9 �1 6 5 6 0 8 ;1 6 2 ,5 ;5 6 6 0 ,6 1 5 0 5 6 0 /2 7 У В 5 9 0 1 0 н е р е гл ам е н ти � р о ва н о 1 0 5 2 2 0 0 ,8 7 3 х3 8 5 6 0 /1 6 У В 1 2 5 �9 5 6 0 8 2 ,5 6 6 1 ,1 1 1 5 7 4 0 /1 4 Та б л и ц а 2 . Те хн и ч е с ки е х а р а кт е р и с ти ки э ГУ д л я э ГИ О р а с п л а в а Рис. 2. Установка модели УВ12М ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 3 (81) 35 Новые методы и прогрессивные технологии литья горизонтальной плоскостях за счет, движения тележки под углом 45�60о к горизонту (УВ 12, УВ 12 М). На рис. 2 представлена фотография ЭГУ модели УВ 12М. Технологическая часть установки размещена над помещением высоковольтного оборудования. Для подачи ЭРГУК к объекту обработки использована конструкция, реа� лизующая пятый тип технологического узла (табл. 1). Установка данного типа позволяет обрабатывать расплав в ковше, подаваемом на обработку краном. Таким образом, пред� ставленные результаты позволяют с достаточной прикладной точностью представить основные разработки технологических блоков ЭГУ для прогнозирования оптимальных технологических процессов ЭГИО. Одним из ключевых аспектов в решении проблемы эффективного использования ЭГУ в технологии получения отливок высокого качества является понимание условий подачи ЭРГУК к месту обработки. Выводы Предложена классификация и описаны известные методы ЭГИО металлов и сплавов. Такой подход позволяет оптимизировать выбор метода обработки и места нагружения жидкого и кристаллизующегося металла. Классификация технологиче� ского оборудования, используемого для ЭГИО расплава, разграничивает области практического использования ЭГИО при решении некоторых проблем металлургии и литейного производства. 1. Грабовый В. М. Описание подходов к выбору технологии электрогидроимпульсной подго� товки расплава к разливке // Процессы литья. – 2008. – № 5. – С. 21�29. 2. Грабовий В. М. Наукові і технологічні основи електрогідроімпульсної дії на структуру і власти� вості виливків із сплавів на основі заліза і алюмінію: Автореф. дис. ... д�ра техн. наук. – Киев, 2007. – 42 с. 3. Сінчук А. В. Підвищення якості литого металу методом електрогідроімпульсної обробки: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. – Киев, 2007. – 21 с. 4. Многофункциональный технологический модуль как инструмент повышения качества отливок / В. И. Дубоделов, В. А. Середенко, В. Н. Фикссен и др. // Литейн. пр�во. − 2006. − № 6. – С. 33�36. 5. Импульсные электротехнические устройства для обработки металла на предразливочной стадии в литейном производстве / В. Н. Цуркин, В. М. Грабовый и др. // Литейное производ� ство на рубеже столетий: Тез. докл. (2�6 июня 2003 г.). − Киев: ФТИМС НАН Украины, 2003. − С. 18�21. 6. Цуркин В. Н., Грабовый В. М. Оценка эффективности внешнего физического воздей� ствия на расплав // Процессы литья. − 2003. − № 4. − С. 29�31. 7. Пат. 11658 Україна, МПК В22D 27/08 (2006.01). Спосіб обробки розплаву металлу / М. О. Брагін, Г. В. Волков, В. М. Грабовий та ін. – Опубл. 16.01.06, Бюл. № 1. 8. Пат. 8838 Україна, МПК7 В22D 27/08. Спосіб обробки розплаву металу / М. О. Брагін, Г. В. Волков, В. М. Грабовий та ін. – Опубл. 15.08.2005, Бюл. № 8. 9. Пат. 76923 Україна, МПК В22D 27/08 (2006.01). Спосіб обробки розплаву металу та пристрій для його здійснення / Ю. М. Бондін, О. І. Вовченко, О.В. Горячек та ін. – Опубл. 15.09.06, Бюл. № 9. 10. Экспериментальные исследования кристаллизации специальных сталей и сплавов при виброимпульсном нагружении / В. А. Бояршинов, В. М. Грабовый, П. П. Малюшевский и др. // Закономерности формирования структуры сплавов эвтектического типа: Тез. докл. − Днепропетровск, 1979. – С. 76. 11. Металлургия электрошлакового процесса / Под ред. Б. Е. Патона и Б. И. Медовара. − Киев: Наук. думка, 1986. − 248 с. 12. Управление качеством структуры сортовых и трубных заготовок при электрогидроим� пульсной обработке / А. Я. Глазков, В. Б. Добровольский, Г. В. Кашакошвили и др. // Сталь. − 1988. − № 9. − С. 68�70. Поступила 26.10.2009

Технология электрогидроимпульсной обработки металлов и сплавов: методы и оборудование

Institution

Ähnliche Einträge