НПЦ
МАГНИТНОЙ
ГИДРОДИНАМИКИ
Направления:
Технология производства проволоки с мелкодисперсной структурой из специальных алюминиевых сплавов для нужд авиакосмической отрасли и машиностроения
В ООО «НПЦ Магнитной гидродинамики» запущен в опытную эксплуатацию плавильно-литейный комплекс с электромагнитным кристаллизатором (ЭМК), обеспечивающий производство непрерывнолитых заготовок диаметром 8-12мм и массой бухт до 80 кг. На комплексе освоено производство заготовок из сплавов систем: Аl-РЗМ, Al-Si, Al-Mg, Al-Mg-Si, Аl-Mg-Sc-Zr, Al-Cu-Mn-Mg. Заготовки предназначены для дальнейшей переработки в проволоку путем волочения.
Плавильно-литейный комплекс
Бухта непрерывнолитой заготовки диаметром 10мм
ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ
Суть технологии заключается в кристаллизации алюминиевого расплава в высокочастотном электромагнитном поле с непосредственной подачей охлаждающей воды на слиток. За счет этого происходит бесконтактное формирование слитка диаметром 8-12мм со скоростью охлаждения свыше 1000K/c и интенсивным магнитогидродинамическим воздействием на границе раздела фаз, что обеспечивает получение проволоки с уникальной структурой.
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
В плавильной печи (1) осуществляется приготовление алюминиевого сплава, однородность по химическому составу и температуре обеспечивается путем использования электромагнитного перемешивателя (2). Расплав из плавильной печи (1) поступает в дозирующий лоток (3), где поддерживается заданная температура и уровень расплава. Через подающий носик лотка расплав поступает в индуктор электромагнитного кристаллизатора (4), в котором геометрия слитка бесконтактно формируется высокочастотным электромагнитным полем. Охлаждающая жидкость из охладителя (5) непосредственно подается на заготовку, что обеспечивает высокую скорость охлаждения и позволяет получить непрерывнолитую заготовку (6). Заготовка далее с помощью отводного механизма выводится из кристаллизатора и наматывается в бухту.
Принципиальная схема комплекса
ПРЕИМУЩЕСТВА НЕПРЕРЫВНОЛИТЫХ ЗАГОТОВОК ПОЛУЧЕННЫХ ПО ТЕХНОЛОГИИ ЛИТЬЯ В ЭЛЕКТРОМАГНТЫЙ КРИСТАЛЛИЗАТОР
- слиток, полученный по технологии литья в электромагнитный кристаллизатор, имеет дендритный параметр в 100 раз меньше, чем в кристаллизаторе скольжения и сопоставим со структурой гранул;
- в слитках практически отсутствует дендритная ликвация;
- благодаря высокой скорости кристаллизации происходит расширение концентрационных областей твердых растворов, сдвиг эвтектических и перитектических точек, что позволяет обеспечить разработку новых сплавов и получение более высоких прочностных свойств в существующих сплавах;
- электромагнитное литье, в отличии от гранульной технологии, дает возможность получать изделия, уже готовые к дальнейшей переработке (нет необходимости производить обработку гранул, их спекание и т.д.);
- дальнейшая пластическая деформация заготовок приводит к образованию нанодисперсной эвтектики, что позволяет изготовить проволоку из специальных алюминиевых сплавов диаметром до 0,10 мм;
- уникальным свойством электромагнитного литья является отсутствие в изделиях неметаллических включений, что обеспечивает получение продукции высокого качества.
Состояние сложнолегированного сплава перед литьем в ЭМК
междендридная
пористость
грубые первичные
интерметаллиды
окисные плены
Состояние сложнолегированного сплава после литья в ЭМК
Квалиэвтектическая структура без первичных интерметаллидов и оксидов
Уникальным свойством электромагнитного литья является отсутствие в изделиях неметаллических включений, что обеспечивает получение продукции высокого качества.
ПРИМЕРЫ СВОЙСТВ И СТРУКТУР ЛИТЫХ ЗАГОТОВОК
Сплав предназначен для замена медных проводов на алюминиевые в летательных аппаратах. Это позволит снизить массу бортовой кабельной сети (БКС) до 30%. Технология литья в электромагнитный кристаллизатор обеспечивает получение жаропрочной электротехнической алюминиевой проволоки.
Микроструктура литых заготовок из сплава 01417м однородна, дисперсна по всему сечению, в ней отсутствуют первичные интерметаллиды. Микроструктура представляет собой α-твердый раствор, по границам дендритных ячеек которого располагается дисперсная эвтектика (α+AlnMe). Наименьший размер дендритной ячейки составил 4,1 мкм. Такая микроструктура свойственна сплавам Al-РЗМ, полученным с высокими скоростями охлаждения расплава (до 103 °С/с). Уровень прочностных свойств заготовок аналогичная горячепрессованным пруткам из гранул сплава 01417м, причем отпрессованные с высоким коэффициентом вытяжки (µ=55).
СПЛАВ 01417м
Макроструктура литой заготовки диаметром 8мм
Изделие из сплава 01417м
Предел прочности, МПа
Относительно удлинение, %
Допустимая рабочая температура, град. Цельсия
-
до 250
15-24
15
185-210
190
Непрерывнолитая заготовка диаметром 8мм
Проволока диаметром 0.5мм
СПЛАВ СвАМг6
Технология литья в электромагнитный кристаллизатор позволяет получить проволоку из сплавов системы Al-Mg без оксидных и других неметаллических включений, что дает возможность изготовить высококачественную сварочную проволоку для TIG и MIG–сварки.
Микроструктура слитков сплава СвАМг6, отлитых в ЭМК, характеризуется равномерным распределением по всему сечению дисперсных выделений эвтектических фаз, размер которых уменьшается при увеличении скорости литья. Полученная структура в литых прутках сплава СвАМг6 с минимальной дендритной ликвацией свойственна структуре, получаемой методом гранулирования расплава и соответственно скоростям охлаждения 103-104 °С/с. Мелкозернистая, однородная структура с тонким внутренним строением позволяет проводить волочение с максимально-возможными степенями деформации. Уровень механических свойств характерен для прессованных прутков из сплава СвАМг6, изготовленных из слитков, отлитых в обычный кристаллизатор.
Микроструктура литой заготовки диаметром 8мм из сплава СвАМг6
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
Приглашаем заинтересованные организации к сотрудничеству по разработке и внедрению в промышленность изделий с уникальными физико-механическими свойствами полученных по технологии литья в электромагнитный кристаллизатор.
Предлагаем:
- услуги по изготовлению опытных партий непрерывнолитых заготовок из интересующих сплавов;
- проведение совместных НИОКР по разработке новых сплавов для литья в электромагнитный кристаллизатор;
- организацию промышленного производства непрерывнолитых заготовок для изготовления проволоки из специальных алюминиевых сплавов.
В ООО «НПЦ Магнитной гидродинамики» разработан проект плавильно-литейного комплекса для изготовления непрерывно литых заготовок диаметром до 12мм из специальных алюминиевых сплавов с ежегодным объемом выпуска свыше 500тн/год.
Микроструктура прессованного
прутка диаметром 8мм из сплава СвАМг6
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
Коллективом ООО "НПЦ Магнитной гидродинамики" были опубликованы следующие статьи:
Перечень научно-технических статей:
1. Отличительные особенности структуры и свойств длинномерных слитков малого сечения из алюминиевых сплавов, отлитых в электромагнитный кристаллизатор/ А. А. Авдулов, Г.П. Усынина, Н.В. Сергеев, И.С. Гудков// Цветные металлы. – 2017. – №7– С.73-77.