2 Августа 2017

Электрогидроимпульсная обработка расплавов на основе алюминия

Опубликовал С. Петриченко

Основная информация о приложении

Развитие научных основ и расширение технологической применимости электрогидроимпульсной обработки расплавов в литейных технологиях.

Краткая информация о приложении и сфере его применения 

Как показывают многочисленные экспериментальные исследования и опыт использования электрогидроимпульсной обработки (ЭГИО) в технологиях литейного производства, такая обработка, применяемая для обработки расплавов металлов в жидком состоянии как в печи, так и вне печи в предразливочной стадии активно влияет на формирование благоприятной структуры и свойств получаемых отливок. Метод ЭГИО может не только успешно конкурировать с ультразвуковой обработкой, термообработкой и магнитогидродинамической обработкой, но и находить решения для ряда специфических задач, в которых не удается достигнуть положительного результата с помощью других методов при приемлемом соотношении «цена-качество». При электрогидроимпульсном воздействии на расплав в нем возникает ряд сложных гидродинамических процессов (воздействие волны давления разрежения, перемешивание расплава, кавитация) которые обуславливают достигаемые положительные эффекты в литом состоянии. В частности, увеличивается число центров зародышеобразования, улучшается фазовая морфология, достигается гомогенизация расплава, дегазация и т. д.Основная идея проекта: Расширить технологическое применение метода ЭГИО и продвигать на рынок данную технологию как для обработки традиционных так и при создании специальных (новых) на основе Al, а также создание новых экономичных, эффективных и экологичных электротехнических комплексов для ЭГИО.


Прогрессивность приложений в Мире 

Предлагаемый проект предполагает объединение усилий исследователей из Украины, Южной Кореи и Китая, которые имеют большой опыт в этом вопросе.Авторы проекта считают, что результаты исследований позволят достичь с помощью ЭГИО повысить жидкотекучесть расплава, увеличить герметичности отливок сложной конфигурации из алюминиевых сплавов, работающих в условиях высоких давлений, на 10%, снизить вредное влияния примесей железа и структурной наследственности при переплаве вторичных алюминиевых сплавов, повысить свойства сплавов с повышенным содержание железа до уровня стандартов, уменьшить пористость в отливках, гомонегизировать и измельчить макро- и микроструктуру, тем самым увеличивая служебные свойства отливок. Энергозатраты при этом не более 5 кВт·ч/т. Технические характеристики установок для ЭГИО расплавов силуминов: − питание 220/380 В, 50/60 Гц ;− масса обрабатываемого металла 20 до 600 кг;− мощность до 20 кВт;− энергозатраты 5 кВт∙ч/т.Цель проекта - создание экономичных, эффективных и экологичных технологий электрогидроимпульсной обработки расплавов силуминов для условий современного литейного производства.

Ключевые технологии 

«Дорожная карта» проекта была сфокусирована на следующих задачах:- расширять и углублять научное понимание многофакторных процессов ЭГИО применительно к широкому спектру сплавов на основе Al;- обосновать рекомендации по проектированию новых технологических модулей для получения отливок из силуминов в литейном производстве;- предлагать технологию ЭГИО производителям металлических изделий для автомобильной и аэрокосмической промышленности, Англии, Бельгии, Южной Кореи и Китая в дополнение к инвестиционным проектам для финансирования производства и коммерческого тестирования новых технологических модулей ЭГИО силуминов.

Полученные патенты приложения 

Пат. № 57077 Україна, Пат. № 93648 Україна, Пат. № 53769 Україна,Ознакомиться с полным текстом Патентов можно на официальном с айте Укрпатента по ссылке: http://base.uipv.org/searchINV/ (по номеру патента).

Список литературы или научных работ, связанных с приложениями 

  1. В.Н. Цуркин. Концепции управления качеством литого металла//Металл и литьё Украины. 2008, №9, С.25-28.
  2. В.Н. Цуркин. Принципы системного подхода к выбору методов обработки расплава.//Металл и литьё Украины. 2009, №7-8, С.12-16.
  3. Цуркін В.М., Волков Г.В., Сінчук А.В. Вплив електрогідроімпульсної обробки розплаву на елементи різних структурних рівнів в металі // Металознавство та обробка металів. - 2004. - №4. - С.37-43.
  4. V.M. Tsurkin, A.V. Sinchuk, A.V. Ivanov. Influence of electric discharge regimecon the quality of the metal that is subjected to electrohydroimpulsive processing in the liquid state// Surface Engineering and Applied Electrochemistry, 2005, №1, pp. 96-98.
  5. Цуркін В.М., Сінчук А.В., Волков Г.В. Вплив електрогідроімпульсної обробки розплаву на структуру металів.// Металознавство та обробка металів. - 2008. - №1. - С.20-25.
  6. Tsurkin V.N., Grabovyi, V.M. and Sinchuk, A.V., The Functional Possibilities of the Electrohydropulse Processing of the Melt in a Ladle // Surface Engineering and Applied Electrochemistry, 2006, № 5, pp. 55–61.
  7. V. N. Tsurkin, A. V. Mel’nik. Processes and character of melt loading by an electric discharge generator of vibrations on resilient elements: Part I (Waveguide dynamics) // Surface Engineering and Applied Electrochemistry, 2008, Vol.44, №1, pp. 320-329.
  8. V. N. Tsurkin, A. V. Mel’nik. Processes and character of melt loading by electrodischarge generator of vibrations on resilient elements: Part II (Propagation of disturbances) // Surface Engineering and Applied Electrochemistry, 2008, Vol.45, №5, pp. 424-429.Сінчук А.В., Цуркін В.М., Федченко Н.А. Вплив рідкофазної електрогідроімпульсної обробки на сплав А367 з підвищенним вмістом заліза // Металознавство та обробка металів. - 2012. - №3. - С.36-43

Информация о рабочей группе выполняющей проект

Ответственное лицо приложения

Цуркин Владимир Николаевич

Рабочее место

Департамент импульсной обработки металлических материалов.

Должность/служебное звание

Руководитель департамента, ведущий научный сотрудник, кандидат физико-математических наук (PhD), доцент Национального университета кораблестроения имени адмирала Макарова (г. Николаев, Украина). Член металлургического общества Украины.

E-mail

dpta@iipt.com.ua


История научно-исследовательских работ, полученные награды

Исследования в области электротокового воздействия на жидкие и кристаллизующиеся металлы и сплавы ведутся в институте с 2008 года по настоящее время. Изучены влияния геометрических схем нагружения, параметров и продолжительности электротокового воздействия, способов комбинирования источников тока различного вида на микро- и макроструктуру сформировавшихся отливок их химический состав и свойства. Показана существенная степень такого влияния и установлены возможности модифицирования микроструктуры литья путем комбинирования параметров электротокового воздействия. Выполнен ряд научно-исследовательских проектов, в том числе с южно-корейской компанией Dong San Tech. Co Ltd.

Информация о членах рабочей группы

  1. Иванов А.В. - кандидат технических наук, старший научный сотрудник.
  2. Федченко Н.А. - кандидат технических наук, старший научный сотрудник.
  3. Череповский С.С. - младший научный сотрудник, аспирант.

Намерение о сотрудничестве

Нынешнее состояние применения проекта

Количество компаний, в котором пользуются проектом – 1 (без инновационной составляющей, предлагаемой в запросе).

Количество иностранных компаний, в котором пользуются проектом – 1 (без инновационной составляющей, предлагаемой в запросе).

Способ сотрудничества

Самостоятельная инвестиция в создание:

  • лаборатория / исследовательский центр;
  • производственное предприятие;
  • обслуживающее учреждение

Совместная инвестиция в создание:

  • лаборатория / исследовательский центр;
  • производственное предприятие;
  • обслуживающее учреждение;
  • образовательное учреждение

 

Графические материалы

Фотографии установок для обработки

Электрогидроимпульсная обработка - Установка для обработки 20-100 кг   

Установка для обработки 20-100 кг

Электрогидроимпульсная обработка - Установка для обработки 100-600 кг   Электрогидроимпульсная обработка - Установка для обработки 100-600 кг

 Установка для обработки 100-600 кг

Макеты. Различные виды исполнения установок. 

Для одной печи.

I. Макет вида исполнения установок для одной печи Макет вида исполнения установок для одной печи Макет вида исполнения установок для одной печи


II. Макет вида исполнения установок для одной печи Макет вида исполнения установок для одной печи Макет вида исполнения установок для одной печи


Для 5 печей, последовательная обработка.

Макет вида исполнения установок для 5 печей, последовательная обработка.

Макет вида исполнения установок для 5 печей, последовательная обработка.