Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОБРАБОТКИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам рафинирования и модифицирования алюминиевых сплавов.

Известны способы воздействия электромагнитным излучением на расплавленный металл (патент RU №2198945 C22B 9/22; патент RU №2347643 B22D С27/20).

Первый способ по патенту №2198945 направлен на увеличение жидкотекучести расплава и повышение механических свойств.

Однако он не позволяет добиться снижения газосодержания в расплаве.

Второй способ по патенту №2347643 направлен на повышение теплопроводности.

Однако он также не позволяет добиться снижения газосодержания в расплаве.

Наиболее близким аналогом является способ обработки промышленных силуминов наносекундными электромагнитными импульсами (НЭМИ), включающий расплавление металла, обработку расплава НЭМИ в течение 15 минут и разливку по формам (Влияние облучения наносекундными электромагнитными импульсами жидкой фазы литейных сплавов на ее строение, процессы кристаллизации и структурообразование и свойства литейных сплавов / Ри Э.Х., Хосен Ри, С.В. Дорофеев, В.И. Якимов / Владивосток. Дальнаука. 2008 - С.53…74).

Однако недостатком данного способа обработки расплава является газовая пористость в отливках (см. выше С.69…74).

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение качества алюминиевых отливок за счет устранения газовой пористости.

Указанная задача решается тем, что в способе обработке алюминиевых сплавов, включающем расплавление металла, обработку расплава НЭМИ в течение 15 минут и разливку по формам, перед обработкой НЭМИ расплав обрабатывается рафинирующими солями, а во время обработки или после обработки НЭМИ расплав дополнительно подвергается вакуумированию в течение 15 минут.

Плавку проводили в печи сопротивления типа CAT в чугунном тигле с вместимостью 20 кг, покрытом огнеупорной краской. Для вакуумирования расплава был изготовлен специальный тигель с водоохлаждаемым буртиком и с водоохлаждаемой герметизирующей крышкой с отверстием по центру для установки электрода. На электроде имеется токоизолированный от стержня-электрода фланец для установки его (электрода) в печи через отверстие на крышке. Алюминиевый сплав марки АК8 л массой 5 кг расплавлялся и доводился до температуры 720…740°C. Температуру контролировали хромель-алюмелевой термопарой непосредственно в расплаве. Рафинирующую соль (MnCl₂) вводили под «колокольчиком», равномерно распределяя по всей площади тигля у самого дна. После прекращения «кипа» с зеркала металла убирался шлак и расплав обрабатывался НЭМИ. Для чего от генератора ГИН-15-1 один вывод подключался к концу электрода, а второй вывод - к металлическому тиглю. Причем электрод выполнен в виде стержня из титанового прутка, который помещен в диэлектрическую оболочку и помещен внутри расплава. После обработки расплава НЭМИ он дополнительно вакуумировался, для чего создавали разрежение 1,33×10³ Па. Создание вакуума над расплавом осуществлялось одноступенчатым форвакуумным насосом типа РВН - 200.

После каждого этапа приготовления сплава (расплавления шихты, обработки солью и т.д.) заливались вакуумные образцы.

Влияние поэтапной обработки расплава на газовую пористость в отливках проиллюстрировано на фигурах 1-4.

Как видно из фиг.1, сплав насыщен газом, и поэтому при кристаллизации под вакуумом образовалось большое количество газовых раковин, а верхняя часть образца вздута.

На фиг.2 видно, что после обработки расплава рафинирующей солью газа в расплаве стало значительно меньше - молекулярный водород практически удалился.

На фиг.3 видно, что газовых раковин значительно увеличилось. Это связано с тем, что при обработке расплава НЭМИ происходит разрушение связей ионов водорода с активными окислами γ-Al₂O₃ и выделяется дополнительно водород.

Из фиг.4 видно, что образец получился плотный без видимых дефектов. Но при увеличении образца можно увидеть, что в верхней части по центру имеется несколько газовых пор с размерами ~ до 0,1 мм.

Результаты исследований показали, что по сравнению с прототипом заявленный способ обработки расплава практически полностью удаляет как молекулярный, так и ионизированный водород и позволяет получить плотные без металлургических дефектов отливки.