RU2087251C1 - Method of vibration treatment of crystallizing metal and device for its embodiment - Google Patents
Method of vibration treatment of crystallizing metal and device for its embodiment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2087251C1 RU2087251C1 RU95119654A RU95119654A RU2087251C1 RU 2087251 C1 RU2087251 C1 RU 2087251C1 RU 95119654 A RU95119654 A RU 95119654A RU 95119654 A RU95119654 A RU 95119654A RU 2087251 C1 RU2087251 C1 RU 2087251C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vibration
- metal
- mold
- application
- vibrations
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для вибрационной обработки жидкого или кристаллизующегося металла, в частности для вибрационной обработки литейной формы в момент заливки и кристаллизации отливки. The invention relates to the field of foundry and can be used for vibration processing of liquid or crystallizing metal, in particular for vibration processing of the mold at the time of casting and crystallization of the casting.
Известно устройство для вибрационной обработки расплавленного металла [1] содержащее литейную форму, размещенную на плите с вибровозбудителем, которое снабжено вертикально расположенным торсионом. Использование в устройстве шарикового вибровозбудителя, а также расположение плиты, формы и вибровозбудителя на верхнем торце торсиона, нижний конец которого установлен на основании, позволяет сообщать литейной форме одновременно вращательные и горизонтальные колебания. Недостатком устройства является невозможность сообщать форме виброколебания в вертикальной плоскости. A device for vibration processing of molten metal [1] containing a mold placed on a plate with a vibration exciter, which is equipped with a vertically located torsion bar is known. The use of a ball vibration exciter in the device, as well as the arrangement of the plate, mold and vibration exciter on the upper end of the torsion bar, the lower end of which is mounted on the base, allows the rotational and horizontal vibrations to be simultaneously communicated to the mold. The disadvantage of this device is the inability to inform the form of vibration in the vertical plane.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является выбранный в качестве прототипа и описанный в [2] способ получения слитков, при котором на кристаллизующийся металл воздействуют одновременно в горизонтальной и вертикальной плоскостях и который реализуется в установке, содержащей форму для заливки металла, виброоснование для вибраторов, установленное на пружинах, пульт для управления и контроля режимов вибрации. Использование способа позволяет уменьшить размер первичного зерна в 2 раза, повысить твердость на 6% плотность на 5% снизить на 4,5% величину усадочной раковины. Недостатком способа является необходимость поочередного уменьшения и увеличения частоты вибрационного воздействия в вертикальном направлении, что значительно усложняет процесс виброобработки, а также то, что вибрация металла в горизонтальном и вертикальном направлениях часто оказывается малоэффективной, т.к. различные металлы и сплавы в силу своего разного удельного веса и различных физических свойств требуют различного угла приложения колебаний. The closest in technical essence to the proposed technical solution is the method of producing ingots selected as a prototype and described in [2], in which the crystallizing metal is acted simultaneously in horizontal and vertical planes and which is implemented in an installation containing a mold for pouring metal, vibration base for vibrators mounted on springs, a remote control for controlling and monitoring vibration modes. Using the method allows to reduce the size of the primary grain by 2 times, increase the hardness by 6%, the density by 5%, reduce the shrinkage by 4.5%. The disadvantage of this method is the need to alternately reduce and increase the frequency of vibration in the vertical direction, which greatly complicates the process of vibration processing, as well as the fact that metal vibration in the horizontal and vertical directions is often ineffective, because different metals and alloys, due to their different specific gravity and different physical properties, require different angles of application of vibrations.
Задача изобретения состоит в повышении качества слитков и отливок за счет повышения эффективности виброобработки металлов и сплавов с различными физическими свойствами. The objective of the invention is to improve the quality of ingots and castings by increasing the efficiency of vibration processing of metals and alloys with various physical properties.
Поставленная задача решается за счет того, что по способу вибрационной обработки кристаллизующегося металла, включающему приложение колебаний к литейной форме в процессе кристаллизации металла в горизонтальном и вертикальном направлениях, согласно изобретению к литейной форме дополнительно прикладывают наклонные колебания в направлении под углом 45o и обрабатывают кристаллизующийся металл разнонаправленными виброколебаниями, причем изменение величины результирующего угла приложения виброколебаний достигают различным сочетанием горизонтального, вертикального и наклонного направлений, а сочетания направлений виброколебаний выбирают в зависимости от вида кристаллизующегося металла и его свойств.The problem is solved due to the fact that by the method of vibration processing of crystallizing metal, including the application of vibrations to the mold in the process of crystallization of metal in horizontal and vertical directions, according to the invention, inclined vibrations are additionally applied to the mold in the direction at an angle of 45 o and the crystallized metal is processed multidirectional vibrations, and a change in the value of the resulting angle of application of vibrations reach different combinations Horizontal, vertical and inclined directions, and directions oscillatory combination is selected depending on the type of metal and its crystallizing properties.
Для реализации способа в устройстве для вибрационной обработки кристаллизующегося металла, включающем литейную форму, рабочий стол, виброоснование для пневматических шариковых вибровозбудителей, установленное на упругом элементе, и станину, виброоснование согласно изобретению выполнено в виде рамы кубической формы с диагональной плоскостью, а пневматические шариковые вибровозбудители установлены на боковых сторонах рамы и на ее диагональной плоскости. To implement the method in a device for vibration processing of crystallizing metal, including a mold, a work table, a vibration base for pneumatic ball vibration exciters mounted on an elastic element, and a bed, vibration base according to the invention is made in the form of a cubic shape with a diagonal plane, and pneumatic ball vibration exciters are installed on the sides of the frame and on its diagonal plane.
Авторам не известно использование разнонаправленных колебаний, прилагаемых к литейной форме с целью повышения качества отливок и слитков, в связи с чем предлагаемое техническое решение можно считать соответствующим изобретательскому уровню. The authors are not aware of the use of multidirectional vibrations applied to the mold in order to improve the quality of castings and ingots, and therefore the proposed technical solution can be considered appropriate to the inventive step.
На фиг. 1 изображено устройство для вибрационной обработки. In FIG. 1 shows a device for vibration processing.
На фиг. 2 изображена схема расположения вибровозбудителей и результирующие углы, соответствующие направлениям колебаний, прикладываемых к металлу, при работе указанных в таблице 1 сочетаний вибровозбудителей. In FIG. 2 shows the layout of vibration exciters and the resulting angles corresponding to the directions of vibrations applied to the metal during operation of the combinations of vibration exciters indicated in Table 1.
Способ вибрационной обработки кристаллизующегося металла осуществляют приложением к литейной форме колебаний в горизонтальном, вертикальном и наклонном направлениях в различных сочетаниях, причем наклонные колебания имеют угол приложения 45o, который, как установлено, обеспечивает оптимальные сочетания с горизонтальными и вертикальными колебаниями для получения необходимого результирующего угла приложения вибрации к кристаллизующемуся металлу. Приложение к кристаллизующемуся металлу разнонаправленных колебаний позволяет изменять результирующий угол направления виброколебаний в процессе кристаллизации металла.The method of vibration processing of crystallizing metal is carried out by applying to the casting form vibrations in the horizontal, vertical and inclined directions in various combinations, the inclined vibrations having an application angle of 45 o , which, as it is established, provides optimal combinations with horizontal and vertical vibrations to obtain the necessary resulting application angle vibrations to crystallizing metal. The application of multidirectional vibrations to the crystallizing metal allows you to change the resulting angle of the direction of vibration in the process of crystallization of the metal.
Экспериментально установлено, что угол приложения виброколебаний влияет на максимальную скорость удаления неметаллических включений, при которой расплав наиболее полно очищается за период кристаллизации, и, как следствие, имеет наиболее высокие свойства: предел прочности при разрыве, относительное удлинение, твердость, плотность. Причем согласно расчетам по формуле
где Vвкл. скорость удаления включений;
R радиус включения;
ηраспл. кинематическая вязкость расплава;
dраспл. плотность расплава;
dвкл. плотность включения;
aв ускорение вибрации;
ω частота вибрации;
t время виброобработки;
a угол наклона вектора виброколебаний к вертикали,
например для алюминия и его сплавов, оптимальный угол приложения виброколебаний в начальной стадии кристаллизации составляет 30o, а в заключительной стадии 60o. Предлагаемый способ виброобработки дает возможность менять угол приложения вибрации в процессе его реализации, изменяя сочетание включенных в работу вибровозбудителей. Ориентировочно, угол приложения к кристаллизующемуся металлу виброколебаний в зависимости от сочетания работающих вибровозбудителей можно определять согласно схеме, представленной на фиг. 2. Например, угол приложения виброколебаний 30o получается при работе b и d или c и d вибровозбудителей, а угол 60o при работе a и e или a и d вибровозбудителей. Более точно такие углы определяются экспериментально при наладке установки, т.к. они зависят от применяемого источника сжатого воздуха, давления в системе, габаритов установки и т.д.It was experimentally established that the angle of application of vibrations affects the maximum rate of removal of non-metallic inclusions, at which the melt is most completely cleaned during the crystallization period, and, as a result, has the highest properties: tensile strength at break, elongation, hardness, density. Moreover, according to the calculations by the formula
where V on inclusion removal rate;
R inclusion radius;
η spread kinematic viscosity of the melt;
d spread melt density;
d incl. inclusion density;
a vibration in acceleration;
ω vibration frequency;
t vibration processing time;
a angle of inclination of the vibration vector to the vertical,
for example, for aluminum and its alloys, the optimal angle of application of vibration in the initial stage of crystallization is 30 o , and in the
Для реализации способа предлагается установка следующей конструкции. To implement the method, it is proposed to install the following design.
Литейная форма 1 установлена на рабочем столе 2, который соединен с виброоснованием 3. Виброоснование представляет собой раму кубической формы с диагональной плоскостью 4, закрепленной внутри рамы под углом 45o. На боковых сторонах виброоснования в горизонтальной и вертикальной плоскостях и на наклонной диагональной плоскости установлены пневматические шариковые вибровозбудители 5, каждый из которых соединен с системой сжатого воздуха. Виброоснование установлено на упругом элементе, который закреплен на станине устройства 6. Упругий элемент состоит из рабочей пружины 7, установленной между верхним 8 и нижним 9 опорными фланцами. Нижний опорный фланец соединен со станиной. Верхний опорный фланец с виброоснованием. Упругий элемент снабжен центрирующим штоком 10, проходящим через станину, рабочую пружину и опорные фланцы. На верхний конец штока, выступающий над верхним опорным фланцем, установлена дополнительная пружина 11 и вся конструкция упругого элемента сверху и снизу закреплена гайками 12.The mold 1 is mounted on a work table 2, which is connected to a vibration base 3. The vibration base is a cubic frame with a diagonal plane 4 fixed inside the frame at an angle of 45 o . On the lateral sides of the vibration base in horizontal and vertical planes and on an inclined diagonal plane, pneumatic ball vibration exciters 5 are installed, each of which is connected to a compressed air system. The vibration base is mounted on an elastic element that is fixed to the bed of the device 6. The elastic element consists of a working spring 7 installed between the upper 8 and lower 9 supporting flanges. The lower support flange is connected to the bed. Upper support flange with vibration base. The elastic element is equipped with a centering rod 10 passing through the bed, the working spring and the support flanges. An additional spring 11 is mounted on the upper end of the rod protruding above the upper support flange and the entire structure of the elastic element is fixed from above and below by nuts 12.
Пример. Вибрационной обработке подвергли в период кристаллизации цилиндрическую отливку массой 5 кг из сплава АЛ-2 (эвтектического силумина). Example. During the crystallization period, a cylindrical casting weighing 5 kg from an AL-2 alloy (eutectic silumin) was subjected to vibration processing.
Металл готовили в индукционной печи ИСТ-0,06 в графитошамотном тигле. Жидкий металл заливали в установленную и закрепленную на установке для виброобработки литейную форму при температуре 950 975 K. Вибровозбудители включали сразу же после окончания заливки. Время виброобработки составляло 2 мин, частота вибрации 50 Гц. Результирующий угол приложения виброколебаний в начале виброобработки составлял 30o, для чего включали вибровозбудители b и d, установленные на вертикальной стороне и на диагональной плоскости виброоснования установки (см. фиг. 2). Через минуту после начала виброобработки угол приложения виброколебаний увеличили до 60o, для чего переключили сжатый воздух на вибровозбудители a и d, установленные на горизонтальной стороне и на диагональной плоскости виброоснования. Для сравнения в таких же условиях обрабатывали отливки при угле приложения виброколебаний 0o (вертикальные) и 90o (горизонтальные виброколебания), а также при одновременных виброколебаниях в горизонтальной и вертикальной плоскостях (прототип). Из полученных слитков изготовляли гагаринские образцы для мехиспытаний металла на разрыв, определения твердости и плотности металла.The metal was prepared in an induction furnace IST-0.06 in a graphite chamotte crucible. The liquid metal was poured into a casting mold installed and fixed on a vibrating machine at a temperature of 950 975 K. The vibration exciters were turned on immediately after the pouring was completed. The vibration processing time was 2 min; the vibration frequency was 50 Hz. The resulting angle of vibration at the beginning of vibration processing was 30 o , which included exciters b and d mounted on the vertical side and on the diagonal plane of the vibration base of the installation (see Fig. 2). A minute after the start of vibration processing, the angle of application of vibration was increased to 60 o , for which they switched compressed air to vibration exciters a and d mounted on the horizontal side and on the diagonal plane of the vibration base. For comparison, the castings were processed under the same conditions at an angle of application of vibrations of 0 o (vertical) and 90 o (horizontal vibrations), as well as with simultaneous vibrations in horizontal and vertical planes (prototype). From the obtained ingots, Gagarin samples were prepared for mechanical tensile testing of metal, determination of hardness and density of metal.
В табл. 2 показаны результаты испытаний. In the table. 2 shows the test results.
Как видно из представленных данных, наиболее высокие свойства имеет отливка, обработанная при приложении виброколебаний к кристаллизующемуся металлу под углом 30 60o к вертикали. Улучшение свойств металла происходит за счет более полного удаления неметаллических включений, измельчения структуры и увеличения плотности металла.As can be seen from the data presented, the highest properties are casting processed by applying vibrations to the crystallizing metal at an angle of 30 60 o to the vertical. Improving the properties of the metal occurs due to a more complete removal of non-metallic inclusions, grinding of the structure and increasing the density of the metal.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95119654A RU2087251C1 (en) | 1995-11-21 | 1995-11-21 | Method of vibration treatment of crystallizing metal and device for its embodiment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95119654A RU2087251C1 (en) | 1995-11-21 | 1995-11-21 | Method of vibration treatment of crystallizing metal and device for its embodiment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2087251C1 true RU2087251C1 (en) | 1997-08-20 |
RU95119654A RU95119654A (en) | 1997-09-27 |
Family
ID=20173985
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95119654A RU2087251C1 (en) | 1995-11-21 | 1995-11-21 | Method of vibration treatment of crystallizing metal and device for its embodiment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2087251C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004009273A3 (en) * | 2002-07-19 | 2004-03-18 | Buehler Ag | Moulding of a crystallisable material in the liquid or pasty state |
RU2593059C1 (en) * | 2015-01-27 | 2016-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Грозненский государственный нефтяной технический университет имени академика М.Д. Миллионщикова" | Device for vibration treatment of ingot hardening |
-
1995
- 1995-11-21 RU RU95119654A patent/RU2087251C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 1360889, кл. B 22 D 27/08, 1987. 2. Авторское свидетельство СССР N 1468652, кл. B 22 D 27/08, 1989. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004009273A3 (en) * | 2002-07-19 | 2004-03-18 | Buehler Ag | Moulding of a crystallisable material in the liquid or pasty state |
RU2593059C1 (en) * | 2015-01-27 | 2016-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Грозненский государственный нефтяной технический университет имени академика М.Д. Миллионщикова" | Device for vibration treatment of ingot hardening |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4152255A (en) | Vibratory material handling apparatus including screens | |
US20230087550A1 (en) | Apparatus and methods for filtering metals | |
US1908104A (en) | Shaker for ingot molds | |
US5699850A (en) | Method and apparatus for control of stirring in continuous casting of metals | |
CN105458264A (en) | Added material manufacturing method under vibration condition | |
JP4594336B2 (en) | Solidification method | |
US4718473A (en) | Vibratory stress relief apparatus | |
JP2010131675A (en) | Vibratory polishing method and apparatus | |
JP2000301317A (en) | Dropping device of molding sand from casting | |
RU2087251C1 (en) | Method of vibration treatment of crystallizing metal and device for its embodiment | |
US4637558A (en) | Vibratory decoring apparatus for castings | |
WO1998030346A1 (en) | Process for refining the microstructure of metals | |
KR20170100221A (en) | Direct chill casting for grain refiment of microstructure | |
EP0161260B1 (en) | Method for the abrasive treatment of a casting | |
US1938276A (en) | Shaker for ingot molds | |
CN106282869B (en) | A kind of device and method of light-alloy melt magneto vibration solidification | |
JP2003103349A (en) | Continuous casting method and facility for steel | |
SU1468652A1 (en) | Method of producing ingots | |
RU1770070C (en) | Method of ingot casting | |
CN216263374U (en) | Copper and copper alloy semi-continuous vibration casting device | |
SU1360888A1 (en) | Arrangement for vibratory machining of melt | |
JP2000042707A (en) | Casting method and apparatus thereof | |
SU1360889A1 (en) | Arrangement for vibratory machining of molten metal | |
RU1501390C (en) | Method and machine for horizontal continuous casting of ingots | |
CN218015734U (en) | Vibration shakeout structure and vibration core device |