Ливарні методи впливу на структуроутворення виливків і процес кристалізації алюмінієвих сплавів у піщаних формах

Анотація

Постійне зростання вимог до якості і властивостей литих алюмінієвих сплавів сприяє все більш широкому використанню в ливарних технологіях фізичних методів зовнішнього впливу на процес формування виливків. Особливий інтерес представляє лиття в піщані форми, як найбільш універсальний спосіб одержання фасонних виливків з комплексною геометрією. У зв’язку з чим у статті проведено аналіз сучасних ливарних методів впливу на структуроутворення виливків і процес кристалізації алюмінієвих сплавів у піщаних формах. Впровадження адитивних технологій в ливарне виробництво спонукало дослідженню впливу геометрії піщаних форм, виготовлених за допомогою 3D-друку, на процес формування виливка. Визначено, що застосування скелетних, ребристих, оболонкових чи багатошарових ливарних форм дозволяє керувати процесами тверднення виливка. Принципово новим ливарним методом є абляційне лиття, суть якого полягає у розмиванні струменями води піщаної форми та швидкому охолодженні тверднучого виливка. Вивчення даного методу показує, що швидке охолодження водяними струменями виливка сприяє подрібненню складових мікроструктури алюмінієвих сплавів, і, відповідно, зростанню їх механічних властивостей. Набувають поширення методи підвищення властивостей алюмінієвих сплавів при литті за моделями, що газифікуються. Так, накладення тиску на тверднучий метал сприяє подрібненню мікроструктури алюмінієвих сплавів та зростанню їх міцності, пластичності та твердості, зменшенню пористості виливків. Застосування вібрації сприяє не тільки подрібненню мікроструктурних складових, а і зміні їхньої морфології. Механічна вібрація значно підвищує механічні властивості та щільність алюмінієвих сплавів при литті за моделями, що газифікуються. Застосування аеродинамічного охолодження на стадії тверднення виливка показує, що в алюмінієвому сплаві зменшується в 1,5–1,8 рази розмір дендритних комірок, в 1,3–1,6 рази – розмір евтектичного кремнію, в 1,4–1,8 рази – довжина голок інтерметаліду заліза порівняно з виливками, одержаними за традиційною технологією лиття за моделями, що газифікуються. Останні методи є найбільш перспективними для керування процесом кристалізації металу при литті за моделями, що газифікуються, як найбільш універсального способу виготовлення складнопрофільних литих деталей із алюмінієвих сплавів.