ОСОБЛИВОСТІ УПРАВЛІННЯ ШВИДКІСТЮ ЗАТВЕРДІННЯ АЛЮМІНІЄВИХ І МАГНІЄВИХ СПЛАВІВ ПРИ ЛИТТІ ПІД НИЗЬКИМ ТИСКОМ

Анотація

Стаття присвячена дослідженню особливостей управління швидкістю затвердіння алюмінієвих і магнієвих сплавів у процесі лиття під низьким тиском з метою забезпечення структурної однорідності, зменшення термічних напружень і зниження дефектності готових відливок. Оскільки швидкість кристалізації істотно впливає на формування мікроструктури сплаву, a відтак і на його експлуатаційні властивості, в роботі акцентовано увагу на необхідності точного регулювання теплообміну на різних стадіях процесу тверднення. Розглянуто вплив конструктивних і термокінетичних параметрів, таких як товщина стінок виливка, об’ємна геометрія, теплопровідність форми, конфігурація литникової системи, на інтенсивність охолодження розплаву та тривалість фазового переходу в умовах змінного градієнта температури, що виникає при заповненні прес-форми розплавом під дією тиску до 0,06 МПa. Проведено порівняльний аналіз динаміки охолодження відливок із магнієвих і алюмінієвих сплавів з урахуванням їхніх фізико-хімічних властивостей (теплоємність, коефіцієнт теплопровідності, густина) та особливостей теплообміну з формою. Встановлено, що оптимізація локальної швидкості затвердіння за допомогою змінної товщини стінок, застосування охолоджуваних вставок, контролю температури форми, використання диференційованих каналів охолодження та розміщення вентиляційних отворів дає змогу зменшити кількість типових литтєвих дефектів: усадочних раковин, мікропористості, розшарувань та газових включень.Експериментальні дослідження підтверджені результатами чисельного моделювання в середовищі CFD, що дозволило з високою точністю прогнозувати поведінку розплаву у формі та визначати критичні ділянки, де необхідна додаткова термокорекція. Отримані результати мають прикладне значення для проектування відливок із заданими механічними характеристиками, a також для впровадження інноваційних підходів у серійному та масовому виробництві компонентів з легких сплавів, що експлуатуються в умовах підвищених вимог до щільності, герметичності й точності геометрії.