RU2546948C1

RU2546948C1 - Method of aluminium alloys treatment

Info

Publication number: RU2546948C1
Application number: RU2013144197/02A
Authority: RU
Inventors: Виктор Иванович Якимов; Хосен Ри; Эрнст Хосенович Ри; Григорий Андреевич Князев
Priority date: 2013-10-01
Filing date: 2013-10-01
Publication date: 2015-04-10
Also published as: RU2013144197A

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to metallurgy, in particular to method of Al alloys affinage and modification. Method includes metal melting, melt treatment by nanosecond electromagneticpulses (NSEMP) for 15 minutes, and pouring in moulds, at that prior to treatment using NSEMP the melt is treated by the affinage salts, and during treatment or after NSEMP treatment the melt is subjected to evacuation for 15 minutes.

EFFECT: increased quality of Al alloy castings due to gas porous exclusion.

4 dwg

Description

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам рафинирования и модифицирования алюминиевых сплавов.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to methods for refining and modifying aluminum alloys.

Известны способы воздействия электромагнитным излучением на расплавленный металл (патент RU №2198945 C22B 9/22; патент RU №2347643 B22D С27/20).Known methods of exposure to electromagnetic radiation on molten metal (patent RU No. 2198945 C22B 9/22; patent RU No. 2347643 B22D C27 / 20).

Первый способ по патенту №2198945 направлен на увеличение жидкотекучести расплава и повышение механических свойств.The first method according to patent No. 2198945 is aimed at increasing the fluidity of the melt and improving the mechanical properties.

Однако он не позволяет добиться снижения газосодержания в расплаве.However, it does not allow to achieve a reduction in gas content in the melt.

Второй способ по патенту №2347643 направлен на повышение теплопроводности.The second method according to patent No. 2347643 is aimed at increasing thermal conductivity.

Однако он также не позволяет добиться снижения газосодержания в расплаве.However, it also does not allow to achieve a reduction in gas content in the melt.

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).The closest analogue is a method for processing industrial silumins with nanosecond electromagnetic pulses (NEMI), including metal melting, processing of a NEMI melt for 15 minutes and casting in forms (Effect of irradiation with nanosecond electromagnetic pulses of a liquid phase of cast alloys on its structure, crystallization processes and structure formation and properties foundry alloys / Ri E.Kh., Hosen Ri, S.V. Dorofeev, V.I. Yakimov / Vladivostok. Dalnauka. 2008 - P.53 ... 74).

Однако недостатком данного способа обработки расплава является газовая пористость в отливках (см. выше С.69…74).However, the disadvantage of this method of processing the melt is the gas porosity in the castings (see above C.69 ... 74).

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение качества алюминиевых отливок за счет устранения газовой пористости.The technical problem to which the invention is directed is to improve the quality of aluminum castings by eliminating gas porosity.

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.This problem is solved by the fact that in the method of processing aluminum alloys, including melting the metal, processing the NEMI melt for 15 minutes and casting into molds, before processing the NEMI, the melt is processed by refining salts, and during processing or after processing the NEMI, the melt is additionally vacuumized for 15 minutes.

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.Melting was carried out in a resistance furnace type CAT in a cast iron crucible with a capacity of 20 kg, coated with refractory paint. To evacuate the melt, a special crucible was made with a water-cooled shoulder and a water-cooled sealing cap with a hole in the center for installing the electrode. The electrode has a current-insulated flange from the electrode rod for mounting it (the electrode) in the furnace through an opening on the lid. The aluminum alloy of the AK8 l brand weighing 5 kg was melted and brought to a temperature of 720 ... 740 ° C. The temperature was controlled by a chromel-alumel thermocouple directly in the melt. Refining salt (MnCl ₂ ) was introduced under the “bell”, evenly distributing throughout the crucible area at the very bottom. After the bale ceased, slag was removed from the metal mirror and the melt was processed by NEMI. Why, from the GIN-15-1 generator, one terminal was connected to the end of the electrode, and the second terminal was connected to a metal crucible. Moreover, the electrode is made in the form of a rod from a titanium rod, which is placed in a dielectric sheath and placed inside the melt. After processing the NEMI melt, it was additionally evacuated, for which a vacuum of 1.33 × 10 ³ Pa was created. Vacuum over the melt was created by a single-stage forevacuum pump of the RVN - 200 type.

После каждого этапа приготовления сплава (расплавления шихты, обработки солью и т.д.) заливались вакуумные образцы.After each stage of alloy preparation (charge melting, salt treatment, etc.), vacuum samples were poured.

Влияние поэтапной обработки расплава на газовую пористость в отливках проиллюстрировано на фигурах 1-4.The effect of the stepwise processing of the melt on the gas porosity in the castings is illustrated in figures 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.As can be seen from figure 1, the alloy is saturated with gas, and therefore, crystallization under vacuum formed a large number of gas shells, and the upper part of the sample is swollen.

На фиг.2 видно, что после обработки расплава рафинирующей солью газа в расплаве стало значительно меньше - молекулярный водород практически удалился.Figure 2 shows that after the treatment of the melt with a refining salt, the gas in the melt became much smaller - molecular hydrogen was practically removed.

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.Figure 3 shows that the gas sinks increased significantly. This is due to the fact that during the treatment of the NEMI melt, the bonds of hydrogen ions with the active oxides γ-Al ₂ O ₃ are destroyed and hydrogen is additionally released.

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.Figure 4 shows that the sample turned out to be dense without visible defects. But with an increase in the sample, it can be seen that in the upper part in the center there are several gas pores with sizes ~ up to 0.1 mm.

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.The research results showed that, compared with the prototype, the claimed method of melt processing almost completely removes both molecular and ionized hydrogen and allows castings to be dense without metallurgical defects.

Claims

A method for processing aluminum alloys, including melting a metal, treating a melt with nanosecond electromagnetic pulses (NEMI) for 15 minutes and casting in molds, characterized in that the melt is treated with refining salts before processing with NEMI, and the melt is vacuumized during processing or after processing for 15 minutes.