Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Литейное производство

Диссертационная работа:

Цецорина Светлана Алексеевна. Исследование влияния магнитного поля на свойства литейных алюминиевых сплавов и разработка ресурсосберегающей технологии их получения : диссертация ... кандидата технических наук : 05.16.04 / Цецорина Светлана Алексеевна; [Место защиты: Сиб. гос. индустр. ун-т].- Новокузнецк, 2008.- 162 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/932

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА 10

1.1 Примесное модифицирование алюминиевых сплавов 11

1.2 Внешние воздействия на металлические расплавы с целью получения модифицирующего эффекта 19

1.3 Особенности использования вторичного сырья при плавке литейных алюминиевых сплавов 43

1.4 Анализ ресурсосберегающих технологий получения алюминиевых сплавов с заданными свойствами 47

1.5 Выводы по главе и задачи работы 50

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 53

2.1 Применяемые шихтовые материалы и изучаемые сплавы (АК7ч, АК5М2,АМ5) 53

2.2 Плавка 54

2.3 Исследование технологических свойств 55

2.4 Комплексные исследования кристаллизационного процесса и термоЭДС 56

2.5 Исследование механических свойств 59

2.6 Устройство для обработки расплава магнитным полем 59

2.7 Металлографические исследования 66

2.8 Обработка экспериментальных данных 66

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА КРИСТАЛЛИЗАЦИЮ И СВОЙСТВА АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ 68

3.1 Исследование процесса кристаллизации 68

3.2 Исследование микроструктуры 81

3.3 Исследование механических и технологических свойств 87

3.4 Исследование горячеломкости 90

3.5 Исследование различных комплексных технологий получения алюминиевых сплавов из низкосортных шихтовых материалов (на примере сплава АК7ч) 96

3.6 Выводы по главе 100

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ РАЗЛИЧНЫМИ ВНЕШНИМИ ВОЗДЕЙСТВИЯМИ 103

4.1 Влияние скорости охлаждения расплава, обработанного магнитным полем, на размер критических зародышей 103

4.2 Влияние обработки расплава магнитным полем на скорость разделительной диффузии при кристаллизации 115

4.3 Разработка программных приложений «Расчет параметров кристаллизации при обработке расплава внешними воздействиями» и «Расчет доли твердой фазы» 117

4.4 Выводы по главе 125

ГЛАВА 5. ПРОМЫШЛЕННАЯ АПРОБАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ ПРИ ЗАЛИВКЕ В ЛИТЕЙНУЮ ФОРМУ 126

5.1 Результаты исследований влияния обработки магнитным полем на механические свойства алюминиевого сплава АК7ч в условиях ОАО «Редукционно-охладительные установки» 126

5.2 Расчет экономической эффективности технологии обработки расплава магнитным полем 129

5.3 Выводы по главе 138

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ 140

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 142

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 157

ПРИЛОЖЕНИЕ 160 

Введение к работе:

Актуальность работы. В настоящее время в промышленных технологиях литья алюминиевых сплавов уделяется внимание разработке и исследованию способов внешних воздействий на расплавы (таких как ультразвук, вибрация, высокотемпературный перегрев, электрический ток, магнитное поле и др.). Данные воздействия способствуют получению мелкозернистой структуры и повышенным механическим и эксплуатационным свойствам отливок без введения специальных модифицирующих добавок. Основное достоинство внешних воздействий заключается в том, что они не меняют химический состав расплава и не приводят к накоплению нежелательных примесей в литейных сплавах при дальнейших переплавах.

Особенный интерес в технологиях изготовления алюминиевых сплавов представляет обработка расплава магнитным полем в процессе плавки и литья. Так, широкое распространение имеет обработка расплавов в магнитогидродинамических перемешивателях, а также применение электромагнитных кристаллизаторов при непрерывном и полунепрерывном литье слитков.

Однако применение способов обработки расплавов магнитным полем при производстве фасонных отливок сдерживается. Это связано со сложностью создания специальных устройств, позволяющих обрабатывать расплавы непосредственно в литейной форме с учетом конфигурации отливки, и недостаточной изученностью процессов, происходящих при кристаллизации расплавов, подвергнутых обработке магнитным полем. Перспективу представляет разработка и исследование эффективных технологий обработки расплавов магнитным полем при заливке в литейную форму, что дает возможность получать отливки любой конфигурации и не ограничивать материал формы.

При повышенном содержании вторичного сырья (лома, отходов) в шихте целесообразным является использование термовременной обработки (ТВО) в жидком состоянии, снижающей микронеоднородное состояние расплава, которая в последние годы находит все большее применение при плавке литейных алюминиевых сплавов. Данную обработку можно совмещать с другими внешними воздействиями на расплавы, что позволит экономить чушковые материалы и получать сплавы требуемого качества.

Цель работы. Исследование влияния обработки расплавов магнитным полем при заливке в литейную форму на кристаллизацию, механические и технологические свойства алюминиевых сплавов и разработка ресурсосберегающей технологии их получения.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

  1. Создать лабораторное оборудование для обработки расплавов магнитным полем при заливке в литейную форму.

  2. Исследовать влияние переменного магнитного поля при заливке в литейную форму на кристаллизацию и свойства сплавов АК7ч, АК5М2, АМ5.

  3. Разработать математическую модель для расчета параметров кристаллизации алюминиевых сплавов после обработки внешними воздействиями при плавке и заливке в литейную форму.

  4. На основании проведенных исследований разработать технологию получения литейных алюминиевых сплавов с использованием вторичного сырья – лома, отходов, и включающую комплексную обработку расплава внешними воздействиями (термовременной обработкой и магнитным полем).

  5. Реализовать результаты исследований в производственных условиях при получении алюминиевых сплавов для отливок.

Научная новизна.

1. Экспериментально доказано модифицирующее влияние обработки расплава магнитным полем при заливке в литейную форму на структуру, механические и технологические свойства алюминиевых сплавов. Установлено, что под влиянием магнитного поля полное время затвердевания алюминиевых сплавов увеличивается, а температурный интервал кристаллизации уменьшается.

2. Предложен механизм влияния магнитного поля при заливке в литейную форму на формирование структуры алюминиевых сплавов.

3. Впервые исследовано влияние комплексной обработки расплавов ТВО и магнитным полем на кристаллизацию и свойства алюминиевых сплавов. Обосновано использование ТВО перед обработкой магнитным полем при использовании в шихте повышенного количества вторичного сырья.

4. Разработана математическая модель, позволяющая рассчитать параметры кристаллизации алюминиевых сплавов (критический размер зародыша кристаллизации и количество зародышей кристаллизации в единице объема расплава), обработанных различными внешними воздействиями.

Практическая ценность работы.

Предложено устройство для обработки металлических расплавов магнитным полем при заливке в литейную форму, которое не ограничивает материал формы, конфигурацию и массу отливок.

Показано, что обработка расплавов магнитным полем при заливке в литейную форму является перспективной технологией, позволяющей получать сплавы с мелкозернистой структурой и заданными свойствами. При этом не требуется использование модифицирующих добавок.

Разработана и в промышленных условиях опробована комплексная обработка расплавов ТВО и магнитным полем с целью получения алюминиевых сплавов для отливок с требуемым уровнем свойств и минимальным использованием чушковых материалов в шихте.

На защиту выносятся:

  1. Результаты исследования влияния переменного магнитного поля при заливке в литейную форму на кристаллизацию, механические и технологические свойства литейных алюминиевых сплавов АК7ч, АК5М2, АМ5.

  2. Результаты численного расчета параметров кристаллизации (критический радиус зародыша, количество зародышей в единице объема расплава) алюминиевых сплавов после обработки внешними воздействиями.

  3. Результаты реализации комплексной обработки расплавов ТВО и магнитным полем при заливке в литейную форму в производственных условиях при получении алюминиевых сплавов для отливок с использованием вторичного сырья в шихте.

Достоверность полученных результатов.

Достоверность экспериментальных данных достигалась путем широкого использования современных методов и методик исследования металлических сплавов, применения аппарата математической статистики для обработки результатов экспериментов и их сравнительном анализе с некоторыми известными литературными данными.

Личный вклад автора.

Автору принадлежит научная постановка задач исследования, проведение опытных плавок, изучение процессов кристаллизации, комплекса механических и технологических свойств алюминиевых сплавов, проведение численного расчета параметров кристаллизации алюминиевых сплавов, обработка и анализ полученных результатов, формулирование выводов.

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались: на Всероссийской научно-практической конференции «Металлургия: новые технологии, управление, инновации и качество» (г. Ново-кузнецк, 2007 г.); Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения» (г. Новокузнецк, 2007 г.); VII Международном научно-техническом симпозиуме «Наследственность в литейных процессах» (г. Самара, 2008 г.).

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 12 публикациях, в том числе в 3 статьях в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Изложена на 162 страницах, содержит 28 таблиц, 28 рисунков. Список литературы составляет 136 наименований.

Подобные работы
Деев Владислав Борисович
Исследование наследственного влияния шихты на свойства силуминов и разработка ресурсосберегающей технологии получения герметичных отливок
Войтков Алексей Петрович
Разработка ресурсосберегающей комплексной технологии получения отливок из алюминиевых сплавов
Семенов Владимир Анатольевич
Исследование процессов приготовления Al-Si и Al-Mg расплавов из низкосортной шихты и разработка технологии получения из них отливок ответственного назначения
Бриченок Анна Сергеевна
Разработка технологии получения комплексно-легированных низкоуглеродистых белых чугунов функционального назначения в литом и термообработанном состояниях
Тютина Елена Анатольевна
Разработка технологии получения легковыбиваемых жидкостекольных стержневых смесей
Каменский Виктор Васильевич
Теоретические основы разработки технологии получения высококачественных отливок со сложной ребристой поверхностью
Хамитов Ренат Минзашарифович
Комплексное исследование влияния вибрации на свойства серого чугуна с целью получения герметичных отливок
Салина Марина Владимировна
Комплексное исследование влияния вакуумирования на размерно-геометрическую точность и физико-механические свойства моделей и оболочковых форм с целью получения качественных точных отливок в литье по выплавляемым моделям
Кочубеев Юрий Владимирович
Разработка составов оксидных сплавов с высокими служебными свойствами на основе промышленных отходов

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net