2 Августа 2017

Получение отливок с недендритной структурой из сплавов на основе алюминия

Опубликовал С. Петриченко

Основная информация о приложении

Пилотный образец оборудования для производства заготовок с подготовленной недендритной структурой из сплавов А356,357 для технологий тиксолитья.

Краткая информация о приложении и сфере его применения 

Пилотный образец оборудования будет адаптирован для промышленного использования в литейном производстве. При изготовлении методами тиксолитья деталей с недендритной структурой используют два этапа. На первом этапе получают заготовки с уже подготовленной недендритной структурой. Традиционные способы, используемые для этого в Мировой практике, предусматривают расплавление сплава, активное длительное электромагнитное перемешивание и быструю закалку.

В пилотном образце оборудования будет реализовано воздействие на цилиндрические заготовки с неподготовленной структурой суперпозицией постоянного и импульсного тока с заданными параметрами, что позволит нагревать заготовку до температуры плавления эвтектики и осуществить изотермическую выдержку с последующей закалкой в воде.

Инновационная составляющая по образцу - снижение удельных энергозатрат и продолжительности обработки на этапе получения заготовки с подготовленной недендритной структурой в тиксолитейном производстве.

Прогрессивность приложений в Мире 

Результаты опытных обработок исходных образцов слава с применением электротокового воздействия показали возможность получения подготовленной недендритной структуры, при этом могут быть достигнуты: морфология недендритной структуры α -фазы с коэффициентом скелетизации С≈ 0; фактор формы частиц α -фазы F≈0,9; размер частиц α -фазы D от 70 до 90 мкм. Удельные энергозатраты составляют не более 350 кВт∙ч/т, что в несколько раз меньше чем в применяемом оборудовании, основанном на применении электромагнитного перемешивания или ультразвуковой обработки. Время обработки одной партии заготовок предлагаемым оборудованием - до 15 минут при количестве заготовок в одной партии - до 350 штук и массе одной заготовки 50 грамм, ожидаемая производительность пилотного образца до 50 кг/час.

Ключевые технологии 

Технологическая дорожная карта проекта ориентирована на то, чтобы:

Этап 1. Изготовить пилотный (опытный) образец оборудования;

Этап 2. Показать технологические возможности такого инновационного оборудования и подтвердить в промышленных условиях его рыночные перспективы, которые учитывают различные возможности модификации оборудования, отличающиеся различной производительностью, но имеющие следующие преимущества инновации:

  1. Высокая эффективность.
  2.  Относительно низкие энергозатраты.
  3. Кратковременность одного цикла обработки.
  4. Экологическая чистота и простота обслуживания оборудования.

Этап 3. Получить с помощью специалистов технопарка Харбинского политехнического университета зеленую карту для продвижения инновационного оборудования на рынок литейного производства Китая.

Этап 4. Решение вопросов лицензирования на производство либо внедрения оборудования в Китае.

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. 

Графические материалы (фотография + макет по ключевой технологии)

Макет по ключевой технологии:

Получение отливок с недендритной структурой из сплавов на основе алюминия Макет по ключевой технологии. Получение отливок с недендритной структурой из сплавов на основе алюминия

  1. Рабочая камера технологического реактора;
  2. Крышка рабочей камеры технологического реактора;
  3. Поворотный механизм элемента 1;
  4. Поджимной механизм элемента 2;
  5. Источник постоянного тока;
  6. Источник импульсного тока;
  7. Термографический комплекс;
  8. Емкость с водой для закалки образцов;
  9. Насос для прокачки воды;
  10. Бак для охлаждения воды;
  11. Система вентиляции пара;
  12. Блок управления и контроля;
  13. Заготовка.

Размеры основного оборудования:

№12  - 300х170х300

№1+№2 – 1100х700х500

№5 – 800х450х470

№6 – 350х270х150

№8 – 900х700х250

№10 – 900х500х450.

Общая площадь, занимаемая оборудованием  – 3000х1100.

Общая площадь, занимаемая оборудованием с местом для оператора –3000х2100.

Максимальная высота оборудования – 1500.

(Все размеры даны в мм)

Полученные патенты приложения 

Патент №101571 Украина
Патент №71752 Украина.

Ознакомиться с полным текстом Патентов можно на официальном сайте Укрпатента по ссылке: http://base.uipv.org/searchINV/ (по номеру патента).

Список литературы или научных работ, связанных с приложениями 

  1. Цуркин В.Н. Трансформация исходной дендритной структуры сплава АК7 при электротоковом воздействии в температурном интервале твердожидкого состояния / В.Н. Цуркин, А.В. Синчук, Г.П. Борисов, А.В. Иванов, Р.А. Тарасенко // процессы литьтя. 2012. -№ 3. -С. 32-41.
  2. Цуркин В.Н. Принципы системного подхода к выбору методов обработки расплава // Металл и литье Украины. 2009. -№ 7-8. –С.12-16.
  3. Tsurkin V.M. Electric current Treatment of liquid and crystallizing Alloys in casting / V.M. Tsurkin, A.V. Sinchuk, A.V. Ivanov // Surface Engineering and Applied Electrochemistry, 2011, vol. 17, № 5, pp. 456-464.
  4. Цуркин В.Н. К вопросу о резонансных процессах при обработке расплава в технологиях литейного производства // Процессы литья. 2012. - №6(36). –С. 30-35.
  5. Tsurkin V.M. Comparative analysis of functional possibilities of methods of pulse treatment of a melt \\ V.M. Tsurkin, A.V. Ivanov, S.S. Cherepovskii, N.A. Vasyanovich // Surface Engineering and Applied Electrochemistry, 2016, vol. 52, № 2, pp. 181-185.