Тиксоформирование фасонных деталей из алюминиевых сплавов
7
Любая попытка моделирования процесса переработки металла
в твердожидком состоянии аналитическими или численными методами
требует базовых уравнений, корректно описывающих поведение сплава
на всех стадиях твердожидкого состояния, поскольку эти модели
должны оказывать необходимую помощь конструкторам промышлен-
ного формообразующего оборудования. Вследствие очень сильного
взаимного влияния при тиксоформинге ряда параллельно протекающих
термомеханических процессов необходимы серьезные исследования
для получения экспериментальных данных, позволяющих сформули-
ровать соответствующие уравнения. Например, установлено, что базо-
вые реологические уравнения, определяющие связи между кажущейся
вязкостью среды и скоростью сдвига, не могут быть одними и теми же
для фазы перемешивания и для фазы формообразования.
Информацию о морфологии твердой фазы, используемую в каче-
стве критериев пригодности, можно получить, анализируя микрострук-
туру тиксозаготовки, изготовленной выбранным методом, дополняя эту
начальную информацию изучением теплофизических и реологических
свойств сплава в интервале затвердевания. В качестве примера пред-
ставим накопленный на кафедре СМ‑13 опыт организации информа
ционного потока и последовательность определения критериев пригод-
ности при тиксоштамповке модельной детали «поршень» из литейных
(доэвтектический АК7 и заэвтектический АЛ25) и из деформируемых
алюминиевых сплавов (В95 и В96Ц3).
В технологической цепочке мы используем схему теплового раз-
рушения дендритов, образующих твердую корочку на водоохлаждаемом
желобе и размываемых потоком слегка перегретого металла [8]. Час
тично расплавляя осколки дендритов, поток переносит готовые заро-
дыши высокого качества в тонкостенный стакан, где организуется их
согласованное кооперативное движение, а медленный отвод тепла
от стакана способствует объемному затвердеванию и формированию
суспензии с глобулярными частицами твердой фазы [3, 8−11]. Процесс
достаточно отработан и оптимизирован для получения мерных загото-
вок массой до 5 кг из литейных алюминиевых сплавов. Вся необходи-
мая информация о структуре материала в момент завершения первой
(рис. 5,
а
,
в
,
г
) или второй (рис. 5,
б
) стадий процесса может быть полу-
чена современными компьютерными методами анализа изображений
(табл. 2).
Таким образом, полученные методом литья на водоохлаждаемом
желобе тиксозаготовки по размерам зерен и морфологическим призна-
кам представляют продукт высокого качества, пригодный для перера-
ботки в режимах и тиксо-, и реоформинга. Однако это только начальная
оценка по критериям пригодности.
