Устройство для повышения качества слитков алюминиевых сплавов разработали и запатентовали специалисты НИУ БелГУ. Согласно данным специалистов, использование нового устройства в емкости для застывания расплава позволяет существенно снизить содержание в нем окислов, шлаков и иных примесей. Так называемое улавливающее кольцо удерживает образующиеся при литье посторонние вещества и предотвращает их попадание в готовую продукцию, пояснили в пресс-службе вуза.
Сегодня к механическим свойствам, физическим и химическим характеристикам продуктов литейного производства предъявляют очень высокие требования. Эксплуатационные параметры изделий из металлов напрямую зависят от химического состава исходных слитков сплавов, пояснили специалисты БелГУ.
Одним из самых распространенных металлов для изготовления прочных изделий с малой массой и высокой стойкостью к коррозии является алюминий. Сплавы на его основе распространены повсеместно: от пищевой промышленности (пищевая фольга, формы для запекания и облицовка прилавков), строительной отрасли (отдельные конструкционные элементы, кровля) до автомобилестроения и авиационной промышленности, пояснили специалисты.
В процессе производства слитков алюминиевых сплавов их компоненты могут реагировать с кислородом воздуха, образуя окислы, присутствие которых в конечном изделии из сплава строго регламентировано нормативными документами соответствующей отрасли.
Ученые БелГУ разработали и запатентовали устройство, которое позволяет сконцентрировать все нежелательные примеси в расплаве и не допустить их попадания в толщу формирующегося слитка. Кроме того, предложенное улавливающее кольцо позволяет придавать слиткам алюминиевых сплавов более правильную форму, отметили специалисты.
"Преимущество предложенного устройства заключается в том, что улавливающее кольцо выполняется цельным, а также на него устанавливается система центровки в виде пружины из проволоки. Это заставляет всплывающие окисные, шлаковые и другие включения, плотность которых ниже плотности расплава, оставаться внутри кольца. Такие включения возникают в результате контакта расплава с воздухом и попадают на поверхность расплава в кристаллизаторе", – пояснил один из авторов разработки, директор центра коллективного пользования "Технологии и Материалы НИУ БелГУ Дамир Тагиров.
Специалист добавил, что цельное кольцо с установленной на нем пружиной из нихромовой проволоки оказывает на поверхность расплава давление, не позволяя формироваться всплескам и ряби в кристаллизаторе. Это благоприятно сказывается на формировании мениска – искривления свободной поверхности сплава при ее соприкосновении с твердым телом.
"В результате в слитке на 50-70% уменьшается содержание окисных, шлаковых и других включений и формируется более гладкая и ровная поверхность, что позволяет получать слитки более высокого качества", – отметил ученый.
В отличие от известных аналогов, разработка БелГУ отличается высокой конструкционной прочностью и жаростойкостью при температуре литья алюминиевых сплавов. Также предложенное устройство обладает оптимальной теплоемкостью, не приводит к понижению температуры расплава, остыванию, кристаллизации и налипанию на нем расплава, добавил Тагиров.
Работы по созданию устройства для улавливания окисных, шлаковых и других включений в объеме и на поверхности алюминиевых слитков выполнена при поддержке программы стратегического академического лидерства "Приоритет-2030".