SU971572A1 - Method for treating solidifying alloy with ultrasonic oscillations - Google Patents

Method for treating solidifying alloy with ultrasonic oscillations Download PDF

Info

Publication number
SU971572A1
SU971572A1 SU813237975A SU3237975A SU971572A1 SU 971572 A1 SU971572 A1 SU 971572A1 SU 813237975 A SU813237975 A SU 813237975A SU 3237975 A SU3237975 A SU 3237975A SU 971572 A1 SU971572 A1 SU 971572A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
casting
melt
castings
ultrasonic
solid phase
Prior art date
Application number
SU813237975A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Евгеньевич Кобзарь
Василий Михайлович Смирнов
Юрий Тихонович Верховский
Юрий Иванович Грачев
Original Assignee
Днепропетровский Ордена Трудового Красного Знамени Металлургический Институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Днепропетровский Ордена Трудового Красного Знамени Металлургический Институт filed Critical Днепропетровский Ордена Трудового Красного Знамени Металлургический Институт
Priority to SU813237975A priority Critical patent/SU971572A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU971572A1 publication Critical patent/SU971572A1/en

Links

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

Способ относитс  к области литейного производства и металлургии, в.-частности к способам повышени  плотности отливсэк и слитков с помощью ультразвука.The method relates to the field of foundry and metallurgy, in particular, to methods for increasing the density of casting and ingots using ultrasound.

Затвердевание и кристаллизаци  отливки сопровождаетс  уменьшением ее объема и фильтрацией расплава по .капилл рам между растущими кристаллами . В местах прекращени  фильтрации расплава возникают поры. Так образуетс  очень распространенный порок отливок .- пористость, интенсификаци  фильтрационного питани  отливок позвол ет уменьшить их пористость и увеличить плотность.The solidification and crystallization of the casting is accompanied by a decrease in its volume and filtration of the melt through the capillaries between the growing crystals. In places where the melt filtration stops, pores appear. In this way, a very common defect of castings is formed. Porosity, the intensification of the filtration feed of the castings reduces their porosity and increases the density.

. При обработке расплавов ультразвуком волны оказывают дополнительное давление на жидкий металл, способству  фильтрации его между кристаллами.. When processing melts by ultrasound, waves exert additional pressure on the liquid metal, helping to filter it between crystals.

Известен способ обработки расплавленного метгшла ультразвуком, заключающийс  в том, что расплав обрабатывают ультразвуком при температуре на выше температуры JJИKвидyca.A known method of treating molten metal with ultrasound is that the melt is treated with ultrasound at a temperature higher than JJKvidyca.

Однако дл  этого способа характер : на высока  энергоемкость и мгша  эф- фективность вли ни  на уплотнение отливок , обусловленна  тем, что обработка расплава у.ггьт 2азвуком производитс  до начала i npoi eccoB I усадки и фильтрационного питани  отливки.However, for this method, the nature of: high energy intensity and egsha effectiveness of the effect on the compaction of castings, due to the fact that the processing of the melt is performed with a sound before the start of the npoi eccoB I shrinkage and filtration feed of the casting.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигав-, мой цели  вл етс  способ ультразвуковой обработки кристаллизующего расплава путем введени  излучател  в его верхнюю часть 2.Closest to the invention in its technical essence and achieved, my goal is a method for the ultrasonic treatment of a crystallizing melt by introducing a radiator into its upper part 2.

Сущность способа заключаетс  в The essence of the method is

10 том, что в верхней части изложницы между кидким расплавом и излучателем устанавливают посредством погружени  акустический контакт и начинают обработку расплава ультразву15 ком. Обработку ультразвуком произво-д т ДО полного затвердевани  слитка. При этом необходимым условием  вл етс  посто нный контакт излучател  с жидкой фазой и следовательно от20 сутствие контакта с твердой фазой отливки или слитка до полного затвердевани  его основной массы.10 that in the upper part of the mold between the molten melt and the emitter, an acoustic contact is established by immersion and the treatment of the melt with ultrasonic is started. The sonication is performed before the ingot is completely hardened. In this case, a necessary condition is the constant contact of the radiator with the liquid phase and, therefore, the absence of contact with the solid phase of the casting or ingot until its main mass is completely solidified.

Основными недостатками известных способов  вл етс  их высока  энерго25 емкость и малое вли ние на улучшение фильтрационного питани  отливок иэ; за небольшой величины ультразвукового давлени ,что обуславливает недостаточное повышение плотности The main disadvantages of the known methods are their high energy capacity and low effect on improving the filtration supply of castings; for a small amount of ultrasonic pressure, which causes an insufficient increase in density

30 отливок. Цель изобретени  - повьашение качества отливок, в частности их плотности интенсификации фильтрационного питани . . Цель достигаетс  тем, что в способе обработки кристаллизующего спла ва ультразвуком, включающем воздействие на кристаллизующийс  расплав в направлении силы т жести ультразвуковыми колебани ми, частоту которых настраивают и поддерживают в про цессе кристаллизации в резонансе с частотой собственных колебаний отливки , контакт между отливкой и излучателем устанавливают после образо вани  в отливке по крайней мере 384 .3% твердой фазы при интенсивности ультразвуковых колебаний 0,7-7,0 Вт/с а затем увеличивают интенсивность на 1-9 Вт/см на каждые 9,5-10,5% прироста количества твердой фазы. Принципиальное отличие данного способа повышени  плотности отливокс помощью ультразвука от известных заключаетс  в том, что плотность отливок повышаетс  не за счет зарождени  новых центров кристаллизации и измельчени  зерна, а за счет интенси фикации фильтрационного питани  отливок путем-использовани  нового  влени  - ультразвукового капилл рного эффекта, который возбуждаетс  с помощью предлагаемого способа. Величина избыточного давлени , действующего на расплав, в дес тки и сотни раз превышает обычное-ультразвуковое давление. Это способствует резкому увеличению скорости фильтрации расплава между растущими кристаллами, улучшению питани  отливки и повышению ее плотности. Начало ультразвуковой обработки отливок совпадает с началом процесса их фильтрационного питани , соответствующего в .зависимости от типа расплава и условий его охлаждени  образованию от 35 до 45% твердой фазы. В этот период течени  расплава между кристаллами он не испытывает особых затруднений из-за высокой пористости и. малого гидравлического сопротивлени  скелета отливки. Поэтому дл  интенсификации фильтрации достаточно небольших давлений, создаваемых ульт развуковыми колебани ми Вт/см В процессе кристаллизации из-за возрастани  количества твердой фазы, увеличен 1  неровностей на поверхности кристаллов, образовани  и переплетени  дендритных ветвей второго, третьего и более высоких пор дков. уменьшаетс  пористость и резко возрастает гидравлическое сопротивление скелета отливки, В св зи с этим значительно затрудн етс  фильтрационное питание затвердевающей отливки, и в конце периода затвердевани  дл  пропитки пор расплавом необходимы более высокие давлени ,, создаваемые ультразвуком, интенсивность которого повышаетс  на 1,9 Вт/ см на каждые 10% прироста количества твёрдой фазы . Отмеченные пределы необходимой интенсивности ультразвука обусловлены большим многообразием кристаллического строени  затвердевающих отливок и завис т от физических свойств расплавов. Ниже приводитс  дев ть примеров выполнени  предлагаемого способа в сравнении со способом, вз тым за прототип, и способом без ультразвуковой обработки. Проводилась ультразвукова  обработка затвердевающих слитков из бронзы марки ВРОЮ. Источником колебаний,  вл етс  генератор УЗТ-9, оборудованный автоматической настройкой в резонансную частоту. Масса слитков составл ет 10 кг, температура замер лась хромель-алюминиевыми термопарами, а регистраци  результатов производилась потенциометром. Количество образовавшейс  твердой фазы определ лась с помощью диаграммы состо ни  Cu-Sn, в зависимости от температу-ры слитка. Ультразвукова  обработка слитков производилась после образовани  38, 43 и 48% твердой фазы слитка. Дл  этого между излучателем ультразвуковых колебаний .и кристаллическим скелетом устанавливалс  механический контакт. Резонансна  частота настраивалась автоматически. Обработка производилась в трех режимах. Начальна  интенсивность обработки О,7; 3 и 7 Вт/см. Повышение интенсивности соответственно 1, 4 и 9 Вт/см на каждые 10% вновь образовавшейс  твердой фазы. С целью повышени  сравнительных результатов в аналогичных услови х производилась заливка и кристаллизаци  слитков без ультразвуковой обработки и по способу, вз тому за прототип. Дл  определени  плотности и прочности бронзы из слитков вырезались образцы. Плотность образцов определ лась гидростатическим методом, а прочность - стандартным. Результаты испытаний представлены в таблице.30 castings. The purpose of the invention is to improve the quality of castings, in particular, their density of intensification of filtration feeds. . The goal is achieved by the fact that in the method of processing a crystallizing alloy by ultrasound, including the effect on the crystallizing melt in the direction of gravity by ultrasonic oscillations, the frequency of which is adjusted and maintained during crystallization in resonance with the frequency of the natural oscillations of the casting, the contact between the casting and the radiator is established after forming in the casting at least 384 .3% of the solid phase with the intensity of ultrasonic vibrations of 0.7–7.0 W / s and then increasing the intensity by 1–9 W / cm per s 9.5-10.5% increase in the amount of hard phase. The principal difference of this method of increasing the density of castings using ultrasound from the known method is that the density of castings does not increase due to the emergence of new centers of crystallization and grain refinement, but due to the intensification of filtration feeding of castings through the use of a new phenomenon - the ultrasonic capillary effect, which excited by the proposed method. The magnitude of the overpressure acting on the melt is tens and hundreds times the usual ultrasonic pressure. This contributes to a sharp increase in the rate of melt filtration between growing crystals, improving the feeding of the casting and increasing its density. The beginning of the ultrasonic treatment of castings coincides with the beginning of the process of their filtration feed, corresponding, depending on the type of melt and the conditions of its cooling, to the formation of 35 to 45% of the solid phase. During this period of melt flow between the crystals, it does not experience any particular difficulties due to the high porosity and. small hydraulic resistance of the casting skeleton. Therefore, in order to intensify the filtration, rather small pressures created by the ultrasound-induced fluctuations of W / cm. During the crystallization process, due to an increase in the amount of solid phase, 1 irregularities on the surface of the crystals, the formation and entanglement of the second, third, and higher orders of dendritic branches are increased. the porosity decreases and the hydraulic resistance of the casting skeleton sharply increases. Due to this, the filtration supply of the solidifying casting is significantly hampered, and at the end of the solidification period, higher pressure, created by ultrasound, whose intensity increases by 1.9 W /, is required to impregnate the pores with the melt. cm for every 10% increase in the amount of solid phase. The indicated limits of the required ultrasound intensity are due to the large variety of the crystalline structure of the solidifying castings and depend on the physical properties of the melts. Below are nine examples of the implementation of the proposed method in comparison with the method taken for the prototype, and the method without ultrasonic treatment. Conducted ultrasonic processing of hardened ingots of bronze brand VROY. The source of oscillation is the UZT-9 generator, equipped with automatic tuning to the resonant frequency. The ingots weighed 10 kg, the temperature was measured with chromel-aluminum thermocouples, and the results were recorded with a potentiometer. The amount of the solid phase formed was determined using the Cu-Sn state diagram, depending on the ingot temperature. Ultrasonic processing of ingots was carried out after the formation of 38, 43 and 48% of the solid phase of the ingot. For this, a mechanical contact was established between the ultrasonic oscillator and the crystal skeleton. The resonant frequency was tuned automatically. Processing was carried out in three modes. The initial treatment intensity is O, 7; 3 and 7 W / cm. An increase in intensity of 1, 4, and 9 W / cm for every 10% of the newly formed solid phase, respectively. In order to improve the comparative results under similar conditions, ingots were cast and crystallized without ultrasonic treatment and according to the method taken as a prototype. Samples were cut from the ingots to determine the density and strength of the bronze. The density of the samples was determined by the hydrostatic method, and the strength standard. The test results are presented in the table.

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Способ обработки кристаллизующегося сплава ультразвуком, включаю35 щий воздействие на кристаллизующийся расплав в направлении силы тяжести ультразвуковыми колебаниями, частоту которых настраивают и поддерживают в процессе кристаллизации в резонансе с частотой собственных колебаний отливкиί отличающийс я тем, что, с целью повышения качества отливок,, в частности их плотности, путем интенсификации фильтрационного питания, контакт между отливкой и излучателем устанавливают после образования в отливке по крайней мере 38-43% твердой фазы при интенсификации ультразвуковых колебаний 0,7-7.,0 Вт/см1, а затем увеличивают интенсивность на 1-9 Вт/см5 на каждые 9,5-10,5% прироста количества ‘твердой фазы.A method of treating a crystallizing alloy with ultrasound, including the action of the crystallizing melt in the direction of gravity by ultrasonic vibrations, the frequency of which is adjusted and maintained during crystallization in resonance with the natural frequency of the casting, characterized in that, in order to improve the quality of castings, in particular density, by intensifying the filtration power, the contact between the casting and the emitter is established after the formation of at least 38-43% of the solid phase and intensify ultrasonic vibrations 0,7-7., 0 W / cm 1, and then to increase the intensity 1-9 W / cm for every 5% increase in the number 9.5-10.5 'solid phase.
SU813237975A 1981-01-08 1981-01-08 Method for treating solidifying alloy with ultrasonic oscillations SU971572A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813237975A SU971572A1 (en) 1981-01-08 1981-01-08 Method for treating solidifying alloy with ultrasonic oscillations

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813237975A SU971572A1 (en) 1981-01-08 1981-01-08 Method for treating solidifying alloy with ultrasonic oscillations

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU971572A1 true SU971572A1 (en) 1982-11-07

Family

ID=20939418

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813237975A SU971572A1 (en) 1981-01-08 1981-01-08 Method for treating solidifying alloy with ultrasonic oscillations

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU971572A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009120107A1 (en) * 2008-03-27 2009-10-01 Эдвансед Эллойз Ca Method for producing castings by means of directed crystallisation
WO2010107336A1 (en) * 2009-03-20 2010-09-23 Anisimov Oleg Vladimirovich Method for homogenizing melts by means of cyclical phase transformations and a device for implementing same

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009120107A1 (en) * 2008-03-27 2009-10-01 Эдвансед Эллойз Ca Method for producing castings by means of directed crystallisation
EA017971B1 (en) * 2008-03-27 2013-04-30 Эдвансед Эллойз Са Method for producing castings by means of directed crystallisation from determined area of the melt towards the casting periphery
WO2010107336A1 (en) * 2009-03-20 2010-09-23 Anisimov Oleg Vladimirovich Method for homogenizing melts by means of cyclical phase transformations and a device for implementing same
CN102355966B (en) * 2009-03-20 2013-11-13 先进合金有限公司 Method for homogenizing melts by means of cyclical phase transformations and a device for implementing same
EA020924B1 (en) * 2009-03-20 2015-02-27 Эдвансэд Эллойз Са Method for homogenizing melts by means of cyclical phase transformations and a device for implementing same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5328569B2 (en) Al-Si alloy having fine crystal structure, method for producing the same, device for producing the same, and method for producing the casting
JP4836244B2 (en) Casting method
JP4594336B2 (en) Solidification method
CN101234420A (en) Ultrasound wave compression mold casting method and special-purpose equipment thereof
SU971572A1 (en) Method for treating solidifying alloy with ultrasonic oscillations
JP6400476B2 (en) Perforated cast product and method for manufacturing the same
US4564059A (en) Method for continuous casting of light-alloy ingots
EP0127552A1 (en) Casting of articles with predetermined crystalline orientation
US3620288A (en) Directionally solidified castings
Bingbo Unidirectional dendritic solidification under longitudinal resonant vibration
RU2163647C1 (en) Process of ultrasonic treatment of melt of hypereutectic silumins
US4291742A (en) Method and apparatus for obtaining an ingot
US3045302A (en) Casting of metals and alloys
RU1836177C (en) Method of casting
US1775859A (en) Method of casting steel and other metals
US3592636A (en) Manufacture of alloys
SU839680A1 (en) Method of modifying alloys
JPH10128516A (en) Formation of semi-molten metal
US3543284A (en) Process for casting single crystal shapes
SU120896A1 (en) Method of continuous or semi-continuous blank casting of light alloys
SU806235A1 (en) Method of continuous casting of tin-lead solder
SU1148698A1 (en) Method of continuous casting of metals
SU1671407A1 (en) Method of ingot casting
SU419309A1 (en) METHOD OF CASTING METALS AND ALLOYS P 1 "G (^ ПППП 0 '-' i '^ i'! IC ФиД ^ siSii ^
SU923728A1 (en) Apparatus for casting metals and alloys