Дослідження впливу магнітного поля на структуру та властивості ливарних алюмінієвих сплавів
Loading...
Date
2024-01-18
Authors
Миронюк Валентин Сергійович
Myroniuk Valentyn
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
ЦНТУ
Abstract
Кваліфікаційна магістерська робота присвячена дослідження впливу магнітного поля при заливанні в ливарну форму на зміну структури та механічні і технологічні властивості ливарного алюмінієвого сплаву АЛ9.
Розглянуто експериментальні та теоретичні дослідження способів покращення структури та властивостей ливарних алюмінієвих сплавів модифікуванням їх добавками та обробкою зовнішнім впливом (магнітним полем). Показано, що одним із найбільш перспективних способів зовнішнього впливу на розплав є обробка магнітним полем при плавці та кристалізації.
Запропоновано пристрій для обробки розплаву магнітним полем у процесі заливання розплаву в ливарну форму. Експериментально встановлено, що для даної конструкції пристрою для обробки розплаву АЛ9, максимальні механічні властивості сплаву оптимальні при значення магнітної індукції В=0,5 Тл і куту нахилу індукційної котушки пристрою α=40...50° Пристрій може бути використаний як основа для створення промислової установки для обробки магнітними полями розплаву при заливанні ливарні форми.
Виявлено, що обробка магнітним полем сплаву АЛ9 збільшує показники тимчасового опору на розтяг в 1,12...1,19 рази і відносне подовження в 1,42...1,97 рази. При порівнянні обробленого магнітного поля сплаву АЛ9 з вихідним сплавом не обробленим при різних складах шихти виявлено підвищення рідкотекучості в межах 9,6...12,2 см. Оброблений магнітним полем сплав АЛ9 має балову пористість 2-3, тоді як у вихідному стані сплав має пористість – 3-4 в середньому.
Показано, що підвищення механічних властивостей є наслідком подрібнення складових мікроструктури. Сплави, оброблені зовнішнім магнітним полем, мають підвищені значення рідкотекучості та нижчий бал пористості, що дозволяє отримувати якісніші виливки.
Наукова новизна магістерської роботи полягає в наступному:
– запропоновано механізм впливу магнітного поля на структуру і властивості ливарних алюмінієвих сплавів;
– експериментально доведено подрібнення структури та покращення властивостей ливарних алюмінієвих сплавів при заливанні в ливарну форму і відповідно показники та властивості деталей виготовлених методом лиття.
The qualifying master's thesis is devoted to the study of the influence of the magnetic field during pouring into the casting mold on the change in structure and mechanical and technological properties of the cast aluminum alloy AL9.
Experimental and theoretical studies of ways to improve the structure and properties of cast aluminum alloys by modifying them with additives and processing by external influence (magnetic field) are considered. It is shown that one of the most promising methods of external influence on the melt is treatment with a magnetic field during melting and crystallization.
A device for treating melt with a magnetic field in the process of pouring the melt into a casting mold is proposed. It was experimentally established that for this design of the AL9 melt processing device, the maximum mechanical properties of the alloy are optimal at the value of magnetic induction B=0.5 T and the angle of inclination of the induction coil of the device α=40...50°. The device can be used as a basis for creating industrial installation for magnetic field treatment of melt when pouring into foundry molds.
It was found that magnetic field treatment of AL9 alloy increases the indicators of temporary tensile strength by 1.12...1.19 times and relative elongation by 1.42...1.97 times. When comparing the processed magnetic field alloy AL9 with the original alloy that was not processed at different compositions of the charge, an increase in fluidity was found within the range of 9.6...12.2 cm. has a porosity of 3-4 on average.
It is shown that the increase in mechanical properties is a consequence of grinding the components of the microstructure. Alloys processed by an external magnetic field have increased fluidity values and a lower porosity score, which makes it possible to obtain higher-quality castings.
The scientific novelty of the master's thesis is as follows:
– the mechanism of influence of the magnetic field on the structure and properties of cast aluminum alloys is proposed;
– experimentally proved the grinding of the structure and improvement of the properties of cast aluminum alloys when pouring into the casting mold and, accordingly, the indicators and properties of the parts produced by the casting method.
Description
Метою роботи є дослідження впливу магнітного поля при заливанні в ливарну форму на зміну структури та механічні і технологічні властивості ливарного алюмінієвого сплаву АЛ9.
Для реалізації поставленої мети в роботі вирішували наступні задачі:
1. Проаналізувати способи покращення структури та властивостей ливарних алюмінієвих сплавів модифікуванням їх добавками та обробкою зовнішнім впливом (магнітним полем).
2. Запропонувати лабораторну установку для обробки ливарного алюмінієвого сплаву АЛ9 магнітним полем під час заливання у ливарну форму.
3. Розробити методику дослідження впливу та оптимізувати значення магнітного поля при обробці ливарного алюмінієвого сплаву.
4. Вибрати основні методики дослідження структури та властивостей ливарних алюмінієвих сплавів, модифікованих впливом змінного магнітного поля.
5. Провести експериментальні дослідження впливу змінного магнітного поля при заливанні в ливарну форму на властивості сплаву АЛ9.
Об'єкт дослідження – процес покращення структури і властивостей ливарного алюмінієвого сплаву АЛ9 обробкою його зовнішнім магнітним полем.
Предметом дослідження – закономірності впливу магнітного поля на показники та властивості зразків та деталей виготовлених методом лиття.
Практична значення отриманих результатів роботи.
– запропоновано пристрій та розроблено методику обробки металевих розплавів магнітним полем при заливанні в ливарну форму, яке не обмежує матеріал форми, конфігурацію та масу виливків.
– запропоновано механізм впливу магнітного поля при заливанні в ливарну форму формування структури алюмінієвих сплавів.
– експериментально доведено модифікуючий вплив обробки розплаву магнітним полем при заливанні в ливарну форму на структуру, механічні та технологічні властивості алюмінієвих сплавів.
– показано, що обробка розплавів магнітним полем при заливанні в ливарну форму є перспективною технологією, що дозволяє отримувати сплави з дрібнозернистою структурою та заданими властивостями.
Апробація результатів дослідження.
Основні результати кваліфікаційної магістерської робота доповідались і обговорювались на Всеукраїнському творчому конкурсі наукових робіт «Процеси та обладнання машинобудівних виробництв» Центральноукраїнський національний технічний університет м. Кропивницький.
Keywords
алюмінієвий сплав, структура, магнітне поле, aluminum alloy, structure, magnetic field
Citation
Миронюк, В. С. Дослідження впливу магнітного поля на структуру та властивості ливарних алюмінієвих сплавів : кваліфікаційна магістерська робота : спец. 131 «Прикладна механіка» / наук. кер. О. В. Кузик ; Центральноукраїн. нац. техн. ун-т. - Кропивницький : ЦНТУ, 2024. – 58 с.