2 Августа 2017

Кондукционная электротоковая обработка расплавов на основе алюминия

Опубликовал С. Петриченко

Краткая информация о разработке и сфере ее применения

Разработка основана на развитии научных представлений о механизмах кондукционной электротоковой обработки расплавов силуминов в литейных технологиях

Как показывают многочисленные экспериментальные исследования, кондукционная электротоковая обработка (КЭТО) расплавленного металла в жидком состоянии и при кристаллизации в литейном производстве, может использоваться в качестве эффективного инструмента для улучшения эксплуатационных свойств литого металла.
Метод КЭТО при определенных условиях может успешно конкурировать с ультразвуковой обработкой, термообработкой, магнитнодинамической обработкой и т. при оптимальном соотношении «цена-качество».
Хотя, как известно, универсальных методов обработки расплавленного металла не существует.

При прохождении электрического тока через расплав возникают сложные процессы (электродинамические, тепловые, акустические, гидродинамические и электрические), которые активно влияют непосредственно на атомную и электронную структуру расплава. Это может, в первую очередь, обеспечить положительное изменение кристаллической структуры металла.
В результате чего увеличивается число центров зародышеобразования, улучшается фазовая морфология, достигается гомогенизация расплава, дегазация и т. д.

Основная идея проекта: обобщить и систематизировать известные результаты по КЭТО расплавов силуминов, которые демонстрируют широкие функциональные возможности КЭТО. Определить условия для получения отливок с высокими служебными свойствами из сплавов на основе Al в фасонных отливках с использованием КЭТО, включая использование таких модификаторов как , например Al + Ti + B и соли на основе Na.

Основной мотив для достижения такой цели – пути и способы оптимизации электротехнологических параметров КЭТО для создания экономичных, эффективных и экологичных технологий электротоковой обработки расплавов силуминов для условий современного литейного производства.

Прогрессивность разработки в Мире

Предлагаемый проект объединяет усилия исследователей из Украины, которые имеют большой опыт в этом вопросе. Проект не будет нацелен на решение фрагментированных проблем. Предполагается расширить концепцию проблемы на многофакторную и многоцелевую с учетом наилучшего соотношения «цена-качество». В этой формулировке проект предлагается реализовать в первый раз. Авторы проекта считают, что результаты исследований позволят достичь с помощью КЭТО увеличить прочность на растяжение и удлинение на сплаве A357 типа A356, A319.0 на 15 ... 25% и 2 ... 3 раза соответственно при потреблении энергии до 5 кВт·ч/т.

Краткая информация о технологической дорожной карте

«Дорожная карта» проекта была сфокусирована на следующих задачах:

  • расширить и углублить научное понимание многофакторных процессов КЭТО;
  • обосновать рекомендации по проектированию новых технологических модулей для получения отливок из силуминов в литейном производстве;
  • предложить технологию КЭТО производителям металлических изделий для автомобильной и аэрокосмической промышленности Китая в дополнение к инвестиционным проектам для финансирования производства и коммерческого тестирования новых технологических модулей КЭТО силуминов.

Полученные патенты приложения:

Пат. № 58349 Україна, Пат. № 57077 Україна, Пат. № 93648 Україна, 95040, 103399, 110555, 113572 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. V.M. Tsurkin, A.V. Sinchuk, A.V. Ivanov. Electric current Treatment of liquid and crystallizing Alloys in casting technologies// Surface Engineering and Applied Electrochemistry, 2011, vol.17, №5, pp. 456-464.
  4. В.Н. Цуркин. Влияние системы структуры металлического расплава на его свойства.//Вісник Українського матеріалознавчого товариства 2011, №4, С.11-19.
  5. В.Н. Цуркин. К вопросу о резонансных процессах при обработке расплава в технологиях литейного производства.// Процессылитья, 2012, №6(36), С.30-35.
  6. V.M. Tsurkin, A.V. Ivanov, S.S. Cherepovskii, and N.A. Vasyanovich. Comparative analysis of functional possibilities of methods of pulse treatment of a melt.// Surface Surface Engineering and Applied Electrochemistry, 2016, vol 52,№2, pp.181-185.
  7. В.Н. Цуркин, А.В. Иванов, Н.А. Федченко, С.С. Череповский, Н.А. Васянович, М.Л. Фещук. Кондукционная электротоковая обработка расплава сплава А390 // Процессы литья, 2014, № 6, С. 32–40.

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
1. Самостоятельная инвестиция в создание:
■ лаборатория / исследовательский центр;
□ производственное предприятие;
□ обслуживающее учреждение

2. Совместная инвестиция в создание:
■ лаборатория / исследовательский центр;
□ производственное предприятие;
□ обслуживающее учреждение;
□ образовательное учреждение

Графические материалы (фотография + макет по ключевой технологии)

Кондукционная электротоковая обработка силумина А357 в песчано-глинистой форме.

Кондукционная электротоковая обработка силумина А357 в песчано-глинистой форме.