Рассмотрены особенности кристаллизации и структурообразования стальных слитков в поле упругих колебаний. Установлено, что вибрационное воздействие на процессы формирования слитков углеродистой стали осуществляется по тому же принципу, что и слитков модельных сплавов. Показано положительное влияние вибрации на структуру и свойства литых заготовок.

Методом физического моделирования изучены кинетики кристаллизации и продвижения ликвирующих примесей в междендритном пространстве затвердевающей отливки. Установлена количественная взаимосвязь указанных факторов с теплофизическими параметрами затвердевания. Полученные данные по моделированию будут использованы для раскрытия механизма капиллярного массопереноса при кристаллизации сплавов.

Освещены результаты моделирования процессов выделения и перемещения ликватов по сечению затвердевающего слитка. Показана связь динамики этих процессов с параметрами внешних воздействий (давление, вакуум, вибрация) на расплав. Полученные данные будут использованы при разработке рекомендаций по снижению химической и зональной неоднородностей в литых заготовках.

С использованием метода физического моделирования установлено наличие в затвердевающем слитке трех температурных зон, определяющих кинетику продвижения и конфигурацию фронта кристаллизации по высоте слитка. Показано, что размеры указанных зон и топографию расположения кристаллических структур можно изменить управлением распределения температурных полей в слитке путем организации дифференцированного теплоотвода.

Вивчено вплив вібрації на структуру та формоутворення графіту у зливках сірого чавуну. Встановлено, що накладання пружних коливань на розплав під час твердіння призводить до подрібнення дендритів аустеніту, утворення тонкодиференційованої графітної евтектики, подрібнення евтектичних аустенітно-графітних колоній і збільшення частки перліту в металічній матриці чавуну. Відмічено зв'язок параметрів структури з переохолодженням розплаву та температурним градієнтом по перерізу зливка.

На реальных стальных слитках изучены закономерности распределения температурных градиентов и тепловых потоков по сечениях затвердевающего слитка и стенки изложницы в зависимости от условий кристаллизации. Определены значения указанных факторов при кристаллизации стали в условиях свободного затвердевания и в поле упругих колебаний.

Методом физического моделирования изучены закономерности распределения температур и скоростей конвективных потоков по высоте и поперечному сечению затвердевающего слитка. Установлена взаимосвязь указанных факторов с кинетикой кристаллизации сплава. Полученные данные по моделированию будут использованы при разработке новых принципов и технологий затвердевания слитков, отливок и непрерывнолитых заготовок.

Методом физического моделирования изучены особенности формирования непрерывнолитой заготовки в поле упругих колебаний. Установлено влияние параметров (частота, амплитуда) вибрации на температуру поверхности заготовки, кинетику роста ее корки и глубину жидкой лунки. Определены значения указанных факторов при формировании заготовки в условиях свободного затвердевания и в поле упругих колебаний.

Рассмотрены теоретические предпосылки и практические аспекты использования внешних динамических воздействий для повышения качества слитков и непрерывнолитых заготовок. На физических моделях и натурных заготовках установлены закономерности воздействия вибрации на формирование структуры затвердевающих сплавов.

Исследовано влияние вибрации на структуру и свойства литых заготовок. Показано, что вибрационная обработка слитков из стали марок 20, 60, и Х18Н9Т, серого чугуна СЧ18-36 и алюминиевого сплава АК5М2 вызывает измельчение дендритной структуры и микроструктуры, устраняет транскристаллизацию, создает благоприятное строение вторичных превращений в стали, обеспечивает образование тонкодифференцированной графитной эвтектики в чугуне, а также измельчение структуры и равномерное распределение эвтектической составляющей в алюминиевом сплаве. Вибрация повышает на 15 - 50 % пластические свойства сталей и на 50 - 100 % - алюминиевого сплава.

Используя методы математического моделирования и натурный эксперимент, проведено исследование процессов затвердевания в многосвязной области с учетом изменения гидродинамики жидкого металла в условиях наложения внешних воздействий. Показано, что при вибрационной обработке, в отличии от обычных условий, наблюдается турбулентное движение практически всего объема жидкого металла, что приводит к увеличению скорости снятия теплоты перегрева и уменьшению времени полного затвердевания на 30 %.

Індекс рубрикатора НБУВ: К616.33

Рубрики:

Безперервне лиття

Шифр НБУВ: Ж14475 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Методом физического моделирования изучено влияние естественной конвекции на кристаллизацию и структурообразование сплавов. Определены количественные характеристики тепловой конвекции и параметры кристаллизации по высоте слитков в зависимости от теплофизических условий затвердевания. Предложены различные варианты внешнего теплоотвода, обеспечивающие формирование требуемой кристаллической структуры слитков.

Исследовано влияние низкочастотной вибрации на структуру литых заготовок углеродистой стали. Показано, что вибрационная обработка слитков из стали марки 60 вызывает измельчение дендритной структуры и микроструктуры, устраняет транскристаллизацию, создает благоприятное строение вторичных структур стали и повышает ее механические свойства.

Рассмотрены возможные механизмы воздействия низкочастотной вибрации на факторы измельчения первичной структуры затвердевающих модельных и металлических слитков. Изучена связь механизма воздействия вибрации с интенсивностью внешнего теплоотвода от затвердевающего слитка. Доказана возможность развития кавитации в расплаве при воздействии низкочастотной вибрации.

Защищаются установленные закономерности влияния перегрева, интенсивности теплоотвода, конвекции и вибрации на процессы кристаллизации и структурообразования сплавов, механизм формирования литой структуры стальных слитков в поле упругих колебаний, количественная связь структурных и механических характеристик стали с температурно-временными параметрами затвердевания отливок. Установлено, что интенсивный теплоотвод и вибрация являются эффективными технологическими параметрами управления структурой и свойствами литых заготовок.

Здійснено теоретичне й експериментальне узагальнення закономірностей процесів кристалізації, термокапілярного масопереносу ліквуючих домішок, формування кристалічної структури та властивостей твердіючих литих заготовок за умов теплосилових дій на рідкий і твердіючий розплав. За методами фізичного та математичного моделювання на підставі результатів експериментальних досліджень визначено закономірності тепломасопереносу у рідких і твердіючих сплавах за умов диференційованого тепловідводу, зовнішнього тиску, вібрації та газоімпульсного перемішування. Доведено важливу роль конвекції у формуванні структури зливків і одержано дані щодо кількісного зв'язку процесів кристалізації та структуроутворення зі значенням температурного градієнту за перерізом зливків. Аналітично й експериментально підтверджено гіпотезу - просування ликватів у міждендритних ділянках твердіючих сплавів відбувається не внаслідок молекулярної дифузії, а в результаті розвитку капілярного та конвективного масопереносів і взаємопов'язана з виникненням міжфазних сил на межі ліквуючих речовин і зростаючих кристалів. Установлено кількісний взаємозв'язок кінетики просування ліквата з параметрами зовнішнього тиску. Експериментально доведено, що реалізація механізму дії вібрації на твердіючий розплав пов'язана з умовами зовнішнього тепловідводу: за інтенсивного тепловідводу механізм дії вібрації на розподіл полягає у руйнуванні фронту кристалізації за рахунок ударних навантажень пружних хвиль, а за умов слабкого тепловідводу - у створенні центрів кристалізації за рахунок розвитку кавітації. Науково обгрунтовано оптимальні

На алюминиевом сплаве АД31 изучено влияние вибрации на процессы кристаллизации, структурообразования и свойства полунепрерывнолитых заготовок. Установлено, что наложение вибрации на затвердевающую заготовку устраняет транскристаллизацию, измельчает макро- и микроструктуру заготовок и повышает свойства металла.

На камфене и алюминии изучено влияние вибрации на теплофизические условия формирования непрерывнолитых заготовок. Установлено, что наложение виброимпульса на кристаллизатор и заготовку усиливает теплоотвод от затвердевающего слитка как в зоне кристаллизатора, так и в зоне вторичного охлаждения. Показана аналогия между теплофизическими условиями формирования модельных и натурных заготовок.

Исследовано влияние нерастворимых (NaCl и сахара) и растворимых (циклогексанола и парафина) добавок, а также вибрации на зарождение центров кристаллизации, их рост и формирование кристаллической структуры слитков камфена. Установлены количественные связи между параметрами внешних воздействий и параметрами кристаллизации и структуры.