ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Особенности непрерывного литья цветных металлов и сплавов с применением ультразвуковой обработки расплава в кристаллизаторе из "Специальные способы литья " Измельчение зерна при перемешивании, как правило, сопровождается огрублением и повышением неоднородности его внутреннего строения. При увеличении интенсивности перемешивания растет время нахождения растущего дендрита в жидкой фазе, так как скорость оседания частиц заметно ослабляется, соответственно понижается скорость кристаллизации взвешенных дендритов. [c.466] Наблюдения за процессом кристаллизации в поле электромагнитного перемешивания сплавов, склонных к образованию первичных интерметал-лидов, показывают увеличение числа и размеров избыточных кристаллов. Возникает также местная ликвация в форме полосчатости и скопления первичных кристаллов. [c.466] В то же время ультразвуковая обработка высокой интенсивности в режиме развитой кавитации позволяет повысить температуру жидкого металла в условиях существования жидкой ванны слитка при непрерывном литье с интенсивным охлаждением расплава водой. [c.466] Для установления количественных оценок при литье круглых и плоских слитков из алюминиевых и магниевых сплавов проводили изучение температурного поля по методике вмораживания термопар в слиток [5]. Согласно этой методике в лунку слитка помещают рамку с шестью хромель-алюмелевыми термопарами в асбестовой изоляции, горячий спай которых представляет собой оголенные сваренные с оплавлением шарики диаметром 2,0 мм, а холодные спаи образуются длинными (более 1,0 м) отрезками компенсационных проводов, присоединяемых к электронному потенциометру марки ЭПП-09 со шкалой 480—690 °С и временем пробега всей шкалы 2,5 с. [c.466] На рис. 15 представлены результаты намерений температурных полей дунок слитков, отлитых в спокойных условиях и при воздействии ультразвука с помощью колебательной си-етемы с излучателем диаметром 40 мм, что, согласно акустическим измерениям, позволяет ввести в расплав около I кВт акустической мощности. [c.467] Ориентировочные оценки, проведенные для чистого алюминия, показали, что доля теплоты, вносимой ультразвуком, в общем количестве теплоты, поступающей в лунку,. составляет всего 3%. Однако по отношению к количеству теплоты перегрева расплава в лунке доля вносимого ультразвуком количества теплоты увеличивается до 40%. [c.467] Анализ приведенных на рис. 15 диаграмм позволяет определить основные особенности влияния уль-1развука на температурное поле лунки указанных слитков. Если профиль лунки круглого слитка алюминия, отлитого в спокойных условиях, имеет форму конуса с закруглением в виде чаши и тшпература в лунке незначительно превышает температуру ликвидуса, что характерно для случая подачи жидкого металла концентрированной струей, то в ультразвуковом поле топография лунки претерпевает значительные изменения — профиль фронта кристаллизации спрямляется н абсолютная температура расплава в лунке растет на 15—20 С. [c.467] Возникновение кавитации при ультразвуковой обработке я потери акустической мощности на ее развитие приводят к появлению в жидком металле интенсивных течений, которые меняют обычное для спокойных условий лктья направление движения горячего металла от поверхности ванны к фронту. При этом происходит видимое спрямление поверхности кристаллизации и некоторое увеличение объема лунки. Перегрев под действием ультразвуковой обработки фиксируется даже на расстоянии 1—2 мм от поверхности кристаллизации (рис. 16). [c.467] МЫМ Приближает поверхность слитка к кристаллизатору. [c.468] При ультразвуковой обработке расплава в лунке слитка с развитием кавитационных процессов сужение переохлажденной зоны расплава вблизи фронта кристаллизации происходит благодаря внутреннему источнику теплоты без предварительного перегрева расплава в миксере. Кроме того, расплав в лунке непрерывно пополняется дополнительными зародышами кристаллизации при проходе через зону кавитационной обработки. [c.468] Таким образом, развитие в лунке слитка непрерывного литья кавитации меняет температурный режим жидкой ванны слитка, как, впрочем, и температурный режим любого затвердевающего тела (например, тела точной отливки, затвер тевающей в керамической форме), на более последовательный, приближая зону роста кристаллов к фронту кристаллизации и существенно сужая ее. [c.468] Повышение температурного градиента на фронте кристаллизации, перегрев лунки и увеличение ее общего объема с утонением твердой корочки приводит к уменьшению горизонтального и вертикального размеров переходной области. [c.468] Характерной особенностью недендритной структуры является формирование полиэдрйческого зерна без признаков членения на ветви с размером, эквивалентным размеру поперечного сечения ветви дендрита в аналогичном слитке, но кристаллизующимся без УЗО. Это предельно мелкое для данных условий кристаллизации зерно может быть получено лишь тогда, когда число реализуемых центров кристаллизации настолько велико, что выбрасывание ветвей не происходит, а кристаллизация заканчивается на стадии формирования равноосного ядра дендрита. [c.468] Однако такое действие кавитации проявляется лишь в случав прибли-асения кавитационной области непосредственно к фронту кристаллизации. В большинстве других случаев УЗО расплава в режиме развитой кавитации действует другой механизм р]азмножения зародышей кристаллизации. [c.469] Важным отличием процесса непре-рьгоного литья с воздействием на расплав акустической кавитации является также возможность введения в марочный состав сплавов дополнительных легируюш их компонентов, образующих изолированные кристаллы интерметаллических соединений. [c.469] Особенностью первичной кристаллизации интерметаллических соединений и любых первично кристаллизующихся избыточных фаз в слитках легких сплавов, получаемых методом непрерывного литья, является значительное повышение температуры начала кристаллизации по мере увеличения числа первичных кристаллов. При этом температура на фронте кристаллизации (рис. 17) оказывается несколько ниже температуры двойной эвтектики (или перитектики) вследствие переохлаждения на поверхности растущих а-дендритов. [c.469] Наблюдаемый в реальных условиях литья интенсивный теплообмен между жидким металлом и твердой корочкой приводит к тому, что в большей части жидкой ванны слитка температура оказывается близкой к температуре двойной эвтектики, т. е. ниже температуры ликвидуса. Это неизбежно приводит к объемной кристаллизации первично образующихся избыточных фаз. Величина кристаллов интерметаллидов поэтому не связана со скоростью кристаллизации всего слитка, а определяется числом активных зародышей кристаллизации, образовавшихся в единице объема жидкого металла, а также продолжительностью движения первичных кристаллов до фронта кристаллизации. [c.469] Рассмотрим в этой связи диаграмму состояния Л1—51 (см. рис. 17) в области заэвтектических сплавов и проанализируем условия зарождения и роста кристаллов кремния в двух заэвтектических силуминах в жидкой ванне слитка при УЗО и без нее. [c.469] При литье с УЗО сплава с содержанием 13% (мае. доля) 51 перегрев расплава на 20 °С исключает образование первичных кристаллов кремния в лунке на условно выбранном расстоянии, приблизительно равном 50 мм от фронта кристаллизации при затвердевании без УЗО на том же расстоянии от фронта кристаллизации уже начинают образовываться первичные кристаллы кремния, которые по мере приближения к фронту могут расти и образовывать крупные полногранные кристаллы. [c.469] УЗО сопровождается образованием в объеме жидкой ванны слитка первичных кристаллов кремния. При этом общая доля кристаллов кремния, по-видимому, мало уменьшится при УЗО. Однако при действии акустической кавитации в объеме жидкой ванны значительно увеличивается число активных зародышей кристаллизации, Даже если считать, что в процессе первичной кристаллизации участвует только часть этих активных зародышей, становится понятным, что при УЗО расплава и одинаковом количестве первичного кремния размеры отдельных частиц при УЗО будут существенно отличаться от размеров кристаллов кремния, образующихся без УЗО. [c.470] Вернуться к основной статье