LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Підвищення якості литого металу методом електрогідроімпульсної обробки розплаву

оплавлення за час ЕГІО.

В табл. 3 наведено металознавчі дані, які дають уявлення про вплив режиму електричного розряду на якість алюмінієвого сплаву. Макро-, мікроструктура литого металу та ряд його властивостей суттєво покращуються з переходом на коливальний режим розряду, що повністю підтверджує теоретичні розрахунки та дає можливість рекомендувати цей режим до подальшого використання.

Коливальний режим розряду покращує структуру, властивості та рівень рафінування чорнового свинцю від небажаних хімічних домішок. Підраховано, що видалення із розплаву загальної кількості небажаних хімічних елементів (перш за все, Sb і S) при узгодженому режимі становить 0,3 %, а при коливальному 0,8-1,3%. У табл. 4 наведено дані мікрорентгеноспектрального аналізу зразків, які дають уявлення про вміст у сплаві Sb – елемента, що досить важко вилучити із свинцю звичайними технологічними методами. Порівняння дослідних зразків свинцевого сплаву та сплаву АЛ7, отриманих після ЕГІО з однаковою питомою енергією w = 178 МДж/м3, також дозволило встановити, що внаслідок кращої технологічної оброблюваності свинцевого сплаву міра подрібнення його мікроструктури становила приблизно 2,5 рази, а алюмінієвого сплаву- (1,5-1,7) рази.


Таблиця 3. Характеристики алюмінієвого сплаву АЛ7


Найменування

без ЕГІО

з ЕГІО



h = 0,75

h = 0,55

Об'єм пор, %

4,6-3,0

1,5

0,6

Діаметр рівноосного макрозерна, мм

4,1-2,3

1,8

1,4

Ширина зони стовпчастих кристалів, мм

12 -8,5

6,8

5,2

Діаметр мікрозерна, мкм

47-44

37

27

Параметр гратки алюмінієвого розчину,

4,0516 - 4,0506

4,0486

4,0469

Густина, кг/м3

2708-2783

2818

2875

Твердість НВ

34-39

45

61


Таблиця 4. Інтенсивність рентгенівського випромінювання, імп/с


Елемент

Без ЕГІО

З ЕГІО



h = 0,75

h = 0,55

Sb

92

90

63

Pb

4827

5761

5440

Sb/Pb

1,9 10-2

1,6 10-2

1,2 10-2


Застосування коливального режиму розряду для ЕГІО сірого чавуну СЧ20 дозволило обробити великий промисловий об'єм розплаву, зменшити вміст ливарних дефектів в металі в 1,25 – 1,4 рази, підвищити його межу міцності в 1,2 – 1,5 рази та визначити температуру обробки розплаву, яка забезпечує найбільшу міру змін в металі. Для сірого чавуну це Тр =1380 оС, тобто якнайближча температура до температури ТL. Із зростанням температури акустична жорсткість розплаву зменшується, тобто погіршується його оброблюваність.

З обробленого доменного переробного чавуну (ДПЧ) в промислових умовах отримували виливниці, і за кількістю подальших наливів сталлю, зроблених до виходу виливниці із ладу, оцінювали їх експлуатаційну стійкість. Експлуатаційна стійкість виливниць, виготовлених із звичайного металу, становила 28 наливів, а за рахунок покращення структури та механічних властивостей чавуну після обробки цей показник збільшився до 63 наливів, тобто зріс у 2,2 рази. При цьому дослідні виливниці виходили із обігу за рахунок утворення звичайних дефектів експлуатації, а не за рахунок дефектів якості металу, 1 виливниця взагалі не була відбракована.


ВИСНОВКИ


1. Показано, що на стан розплаву, кристалічну структуру і властивості литого металу переважно впливає розрядна стадія ЕГІО, відповідальна за розвиток в оброблюваній рідині кавітаційних процесів. Для різних режимів розряду отримано аналітичні залежності, котрі пов'язують ефективний тиск розрядного імпульсу з параметрами розрядного кола і спектральними характеристиками імпульсу. Встановлено, що максимальні рівні тиску в розрядному імпульсі та найбільш широкий акустичний діапазон відповідають коливальному режиму розряду.

2. Описано процес поширення хвилі тиску в розплаві та динаміка пульсацій газових включень на розрядній стадії ЕГІО. В діапазоні параметрів W0 = 1,25-5пкДж і rв = 5-50 мм, які застосовуються в розробленому технологічному обладнанні, визначено поле тиску в розплаві чавуну. Встановлено, що з переходом від узгодженого на коливальний режим розряду об'єм кавітаційної зони в розплаві збільшується до 3 разів.

3. Отримано експериментальні докази наявності кавітації в оброблюваному розплаві. Встановлено, що інтенсивність розвитку кавітаційних процесів в розплаві визначається акустичною жорсткістю розплаву, енергією одиничного імпульсу, кількістю імпульсів та об'ємом розплаву. Визначено, що в діапазоні значень радіусу хвилеводу rв = 5-30 мм при коливальному режимі розряду діаметр кавітаційної зони в воді складає (2-4)rв, в розплаві чавуну (3-4) rв; довжина по осі хвилеводу в воді складає (4 - 5) rв, в розплаві чавуну (5-10) rв.

4. Встановлено, що в порівнянні з узгодженим коливальний режим розряду забезпечує скорочення приблизно в 1,4 рази часу, необхідного для видалення із розплаву газів. Отримано емпіричні залежності, які пов'язують тривалість цього процесу з об'ємом рідини та частотою розрядних імпульсів.

5. Розраховано термодинамічні характеристики підданого ЕГІО алюмінієвого розплаву, сформульовано уявлення про кавітаційний механізм впливу ЕГІО на структуру ближнього порядку металевої рідини та мікрогомогенізаційні процеси. Показано, що позиційна ентропія та термодинамічна рівноважність розплаву після ЕГІО підвищуються, розплав кристалізується при більших переохолодженнях, що є причиною зміни фазового складу та дисперсності структури.

6. Встановлено, що технологічна оброблюваність розплаву залежить від його акустичних характеристик, котрі визначають величину енергетичних втрат під час передачі розрядного імпульсу в розплав, і кластерної структури, яка визначає міру термодинамічної рівноваги розплаву. Із збільшенням об'ємної питомої енергії, затраченої на обробку, технологічна оброблюваність розплаву покращується.

7. Шляхом математичного моделювання описано процес плавлення сталевого хвилеводу у високотемпературному залізовуглецевому