автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Влияние вибрации на формирование кристаллической структуры меди и медных сплавов

На правах рукописи

ГОЛОДНОВ Антон Игоревич

ВЛИЯНИЕ ВИБРАЦИИ НА ФОРМИРОВАНИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ МЕДИ И МЕДНЫХ

СПЛАВОВ

Специальность 05.16.04 - «Литейное производство»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

| 003493308

Екатеринбург-2010

003493308

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Уральский государственный технический университет-УПИ имени первого Президента России Б.Н.Ельцина»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Мысик Раиса Константиновна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Смолко Виталий Анатольевич

кандидат технических наук, доцент Поль Виктор Борисович

Ведущая организация: Государственное образовательное

учреждение высшего профессионального образования «Магнитогорский государственный технический университет имени Г. И. Носова», г. Магнитогорск

Защита состоится 26 марта 2010 года в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.285.05 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Уральский государственный технический университет-УПИ имени первого Президента России Б.Н.Ельцина» в зале Ученого Совета (ауд. I) по адресу: 620002, г. Екатеринбург, К-2, ул. Мира, 19, УГТУ-УПИ.

Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных гербовой печатью, просим направлять по адресу: 620002, г. Екатеринбург, К-2, ул. Мира, 19, УГТУ-УПИ, ученому секретарю. Факс: (343) 374-38-84, 374-53-35. E-mail: kafedralp@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Уральский государственный технический университет-УПИ имени первого Президента России Б.Н.Ельцина».

Автореферат разослан 24 февраля 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, профессор, доктор технических наук

Карелов С. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

В настоящее время во всех отраслях промышленности широко используется продукция из меди и сплавов на основе меди. Среди металлов медь занимает особое место благодаря высокой электропроводности и теплопроводности. По электропроводности медь уступает только серебру и поэтому является важнейшим проводниковым материалом. Она обладает высокой коррозионной стойкостью и технологичностью, что обуславливает ее широкое применение в промышленности как в чистом виде, так и в виде сплавов.

Основной объем меди и сплавов на основе меди потребляется промышленностью в виде деформированных полуфабрикатов, производство которых непрерывно растет. Научно-технический прогресс в отраслях промышленности, использующих медь и медные сплавы, вызывает непрерывное повышение требований к качеству деформированных полуфабрикатов и деталей, изготавливаемых из медного проката.

Получение качественных слитков из меди и кадмиевой бронзы БрКд1 связано с определенными трудностями. В процессе производства литых заготовок имеет место значительная доля брака по причине образования внутренних и поверхностных дефектов. При литье меди в слитках, как правило, формируется крупнозернистая столбчатая структура, обладающая большой анизотропией свойств, а при литье кадмиевой бронзы имеет место обратная ликвация кадмия, приводящая к неоднородности химического состава и, как следствие, к неравномерности механических свойств по сечению слитка. Появление ликвата на поверхности слитков приводит к преждевременному износу гильзы кристаллизатора и значительно снижает качество поверхности слитка.

Для повышения технологичности сплава необходимо при литье обеспечить равномерное распределение легирующего компонента по сечению слитка, а также получить благоприятную с точки зрения пластической обработки структуру литых заготовок. Одним из способов решения вышеперечисленных проблем является применение вибрационной обработки расплава в кристаллизаторе при непрерывном и полунепрерывном литье.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что исследование влияния вибрационной обработки на структуру и свойства меди и медных сплавов, а также разработка технологического регламента полунепрерывного литья слитков из этих сплавов с использованием вибрационного воздействия на расплав в кристаллизаторе является в настоящее время важной и актуальной.

Дель работы

Исследование особенностей формирования структуры и свойств слитков меди и медных сплавов, склонных к ликвации и образованию трещин, при вибрационном воздействии на расплав в процессе кристаллизации при полунепрерывном литье.

\!

\

Основное внимание было уделено решению следующих задач:

- исследованию влияния вибрации на формирование структуры и свойств меди и кадмиевой бронзы БрКд1;

- определению оптимальных параметров вибрации, обеспечивающих получение мелко1фисталлической структуры и высокий уровень механических свойств медных сплавов;

- разработке технологического регламента полунепрерывного литья медных сплавов с применением вибрации, позволяющей получать качественные литые заготовки.

Научная новизна

1. Установлены и обоснованы параметры вибрационного воздействия на кристаллизующийся расплав меди и кадмиевой бронзы БрКд1, обеспечивающие формирование мелкокристаллической структуры, снижение ликвации в слитках и повышение уровня механических свойств.

2. Получены регрессионные зависимости параметров структуры и свойств меди от частоты и амплитуды вибрации.

3. Установлена закономерность распределения кадмия по сечению слитков кадмиевой бронзы БрКд1 при вибрационной обработке расплава в процессе полунепрерывного литья.

4. Уточнены и расширены представления о механизме вибрационного воздействия на кристаллизующийся расплав.

Практическая значимость работы

Разработаны технологические режимы наполнительного и полунепрерывного литья слитков меди и кадмиевой бронзы БрКд1 с использованием вибрационного воздействия на расплав в процессе кристаллизации, обеспечивающие формирование мелкозернистой кристаллической структуры и высокого уровня механических свойств. Технологические регламенты литья меди и кадмиевой бронзы с применением вибрации прошли промышленные испытания на ОАО «Ревдинский завод по обработке цветных металлов» -

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на XIV отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ», г. Екатеринбург, 2008 г., научно-практической конференции «Литейное производство сегодня и завтра», г. Санкт-Петербург, 2008 г., V Международной научно-практической конференции «Прогрессивные литейные технологии», г. Москва, 2009 г., Международной конференции «Создание новых материалов для эксплуатации в экстремальных условиях», г. Якутск, 2009 г.

Публикации

По теме диссертационной работы опубликовано 8 печатных работ, 3 из которых в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов по работе, библиографического списка из 121 наименований и приложений, изложена на 151 страницах машинописного текста, содержит 62 рисунка, 27 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы ее цель и задачи, приведены основные научные положения, выносимые на защиту, а также показана практическая значимость результатов работы.

Глава 1. Состояние вопроса

В главе представлен обзор технической литературы, касающейся проблемы получения качественной продукции из медных сплавов, содержащих в своем составе легкоокисляющиеся и легкоиспаряющиеся компоненты, такие как кадмий, бериллий, хром, фосфор и другие.

Получение качественных слитков из кадмиевой бронзы сопряжено с большими технологическими трудностями. Прежде всего, это большая склонность сплава к обратной ликвации. Появление кадмия на поверхности слитков приводит к износу гильзы кристаллизатора и значительно снижает качество поверхности слитка. При литье слитков кадмиевой бронзы по традиционной технологии наблюдается формирование крупной, неоднородной по сечению слитка макроструктуры. При такой структуре возрастает вероятность образования трещин в слитке и снижения механических свойств сплава. Низкая пластичность сплава в литом состоянии и обратная ликвация кадмия не позволяет прокатывать литые заготовки. Требуется введение дополнительной операции горячего прессования перед прокаткой, что приводит к повышению трудоемкости и энегрозатрат, а также к снижению выхода годного при производстве полуфабрикатов из кадмиевой бронзы БрКд1.

Одним из способов снижения обратной ликвации кадмия в литых заготовках и повышения пластических свойств является измельчение макро- и микроструктуры слитков. Изменить характер структуры возможно с помощью внешних воздействий на кристаллизующийся расплав. В настоящее время известно несколько способов воздействия на расплав в процессе кристаллизации: введение в кристаллизующийся расплав микрохолодильников, электромагнитное перемешивание, вибрационная обработка и др. Достоинством этих методов является то, что они позволяют получать требуемую структуру без внесения в расплав дополнительных примесей, отрицательно влияющих на свойства сплава. В условиях непрерывного и полунепрерывного литья наиболее технологичным способом является вибрационная обработка расплава в кристаллизаторе. В результате выполненного анализа литературных данных по рассматриваемой в работе проблеме сформулированы задачи диссертационной работы.

Глава 2. Методики исследования

В ходе проведения работы использованы как методики по ГОСТ, так и оригинальные методики. Перечислены материалы и оборудование, применяемые для проведения лабораторных и промышленных экспериментов.

В процессе выполнения настоящей работы проводились эксперименты по отработке технологии вибрационного воздействия на кристаллизующийся расплав. Исследования проводились на кадмиевой бронзе БрКд1 и меди марки М2. Плавка металла осуществлялась в промышленной индукционной трехфазной одноканальной печи ИЖ-1,6. Для вибрации расплава использовали лабораторный вибростол (рис. 1).

и

и N

о О

> Г ¡55 <

/

Рис. 1. Конструкция лабораторного вибростола: 1 - основание; 2 - плита; 3 - вибратор; 4 - пружина; 5 - изложница

На плиту вибростола устанавливали изложницу, предварительно подогретую до температуры 250°С. Жидкий металл, нагретый до температуры 1130°С, заливался в изложницу, совершающую колебательные движения. В лабораторных экспериментах использовали медные изложницы с диаметром рабочей полости 40 мм и 65 мм, высота полученных слитков 50 мм и 400 мм соответственно. При получении слитков диаметром 40 мм колебания прекращали через 1 - 2 минуты после заливки, а для слитков диаметром 65 мм - через 5-7 минут. Для оценки эффективности вибрационного воздействия заливался контрольный слиток без наложения вибрации.

Для поиска оптимальных параметров вибрации применяли последовательный симплексный метод (ПСМ). ПСМ представляет собой непараметрическую процедуру, то есть заключается в простом сравнении полученных откликов. При использовании ПСМ план эксперимента формируется из точек области исследования, расположенных в вершинах симплекса. Поскольку область исследования в нашей работе представляет собой плоскость, симплексом в данном случае является треугольник. После проведения эксперимента производится сравнение результатов, полученных в вершинах симплекса, друг с другом. В результате определяется от какой из

вершин следует отказаться прежде всего, а это уже указание на то, в каком направлении следует двигаться. Таким образом, достаточно провести один дополнительный опыт, чтобы сформировать новый симплекс и уточнить направление движения в область оптимальных значений.

Для изучения дендритного строения литых образцов использовали оптический микроскоп LECO-SA2000 со встроенной цифровой камерой SONY DVC-R500. Измерение среднего размера дендритной ячейки осуществляли с помощью программного продукта SIAMS Photolab 700.

Глава 3. Влияние вибрации на структуру и свойства меди

Вибрационной обработке кристаллизующегося расплава посвящено множество работ. Хорошо известно, что такого рода воздействие оказывает положительное влияние на процесс формирования мелкокристаллического строения литых заготовок. Однако в настоящее время не определены параметры вибрации, позволяющие влиять на кристаллическую структуру меди и медных сплавов. Кроме того, не существует однозначного мнения о механизме влияния вибрации на процесс кристаллизации металлов и сплавов.

Поскольку при литье кадмиевой бронзы существуют определенные трудности, связанные с токсичностью и низкой температурой кипения кадмия, первоначально лабораторные эксперименты проводились на модельном металле. Кадмиевая бронза по теплофизическим свойствам незначительно отличается от меди, поэтому в качестве модельного металла была использована медь марки М2.

Поиск оптимальных параметров проводили с помощью последовательного симплексного метода. Вибрация может осуществляться с различными параметрами. Применение ультразвуковой и высокочастотной вибрации негативно влияет на здоровье обслуживающего персонала и приводить к преждевременному выходу из строя оборудования. Кроме того, вибрация водоохлаждаемого кристаллизатора с высокой частотой может приводить к возникновению кавитационных процессов в воде, что приведет к резкому снижению теплоотвода от гильзы кристаллизатора. В связи с этим в работе исследовали влияние низкочастотной вибрации (0 - 50 Гц). Для определения оптимальных параметров вибрации необходимо определить начальную точку, то есть значения параметров, от которых мы начнем продвигаться в сторону лучших значений, и установить шаг варьирования для каждого параметра. За исходную точку приняли амплитуду колебаний А = 0,5 мм и частоту колебаний v = 5 Гц. За шаг варьирования частоты принято значение 5 Гц, а амплитуды -0,25 мм. На основании исходных данных был сформирован план первого эксперимента, который представлен в табл. 1.

Таблица 1

Параметры опытов в вершинах симплекса № 1

Номер опыта А, мм v, Гц

1 0,25 10

2 0,75 10

3 0,5 2,5

Поскольку цель эксперимента заключалась в определении оптимальных параметров, позволяющих получать медные слитки с мелкой, однородной по их сечению структурой, в качестве параметра оптимизации выбрана доля столбчатых кристаллов в структуре медных слитков Ъ. Кроме доли столбчатых кристаллов в структуре слитков контролировалась средняя площадь сечения зерна Б. Результаты металлографического исследования слитков меди, полученных в ходе трех первых опытов и контрольного слитка представлены в табл. 2

Таблица 2

Результаты металлографического анализа слитков меди

Номер опыта г., % 8, мм2

1 94 2,53

2 64 1,89

3 89 2,32

Без вибрации 100 3,67

Согласно табл. 2 вибрационное воздействие на кристаллизующуюся медь с параметрами, приведенными в табл. 1, оказывает положительное влияние на структуру меди. Так, на всех полученных образцах доля столбчатых кристаллов и средняя площадь зерна меньше, чем в контрольном слитке. Наихудший результат наблюдается в опыте №1, где доля столбчатых кристаллов составила 94%. На основании сравнения полученных результатов определены параметры вибрации для опыта №4. В результате формируется новый симплекс. Таким образом, происходит перемещение в факторном пространстве в сторону оптимальных параметров. Схема перемещения симплексов в факторном пространстве представлена на рис. 2. Результаты экспериментов представлены в табл. 3.

32.5 25

Я

и 17,5 í

2,5

О 0,25 0,5 0,75 1,0 1,25 1,5 1,75 2,0 2,25

Амплитуда, мм

Рис. 2. Схема перемещения симплексов в процессе поиска оптимальных параметров вибрационного воздействия на кристаллизующийся расплав меди

8 9

6 7 \ 10

] 2 5\ /11

3 4

Таблица 3

Результаты экспериментов по поиску оптимальных параметров вибрационного воздействия на медь

Номер опыта А. мм V, Гц 1,% 8, мм"

4 1 2,5 70,5 2,04

5 1,25 10 60,5 1,7

6 1 17,5 37 1,2

7 1,5 17,5 0 0,98

8 1.25 25 44,8 1.6

9 1,75 25 37,1 1,3

10 2 17,5 31,1 1,09

11 1,75 10 58,6 1,6

В ходе эксперимента обнаружено зацикливание симплексов вокруг точки №7. Исходя из этого, можно заключить, что параметры вибрации, соответствующие точке №7 (V = 17,5 Гц, А = 1,5 мм), являются оптимальными. При этом полностью устраняется зона столбчатых кристаллов, а средняя площадь сечения зерна в структуре медных слитков сокращается почти в 4 раза. Макроструктура контрольного слитка меди и слитка, отлитого под воздействием вибрации, представлены на рис. 3

Рис. 3.

Без вибрации С применением вибрации

2=100% у= 17,5 Гц, А = 1,5 мм

8=3,67 мм2 г=о%

8=0,98 мм2

Макроструктура медных слитков диаметром 40 мм

Для более детального изучения влияния вибрации с установленными параметрами на процесс кристаллизации меди, а также на ее механические свойства провели новый эксперимент. Для установления зависимостей параметров структуры и уровня механических свойств меди от частоты и амплитуды колебаний был составлен план эксперимента, в котором частота изменялась в интервале 15-23 Гц, а амплитуда - в интервале 0,5 - 1,5 мм, находящихся вблизи оптимальных значений. Для обработки экспериментальных данных использовали регрессионный анализ. Усредненные результаты проведенных исследований представлены в табл. 4.

Таблица 4

Результаты металлографического анализа структуры медных слитков и механические свойства меди при различных параметрах вибрации

j Частота, Гц Амплитуда, мм ' Доля столбчатых кристаллов Z, % Средняя площадь зерна S, мм2 Средний размер дендритной ячейки L, мкм ! Временное сопротивление разрушению при ! растяжении, МПа Относительное удлинение, % Твердость НУ

Без вибрации 100 8 9,133 169,1 32,1 35,4

15 0,5 63,8 5,3 5,967 183,8 36,6 39,9

15 2,5 47,1 4,1 6,067 181,3 42,6 44,5

19 1 7,6 2,3 2,312 214 52,6 51,3

19 1,5 0,2 0,52 2,433 234,3 55,4 55,7

19 2 7,1 1,3 2,519 214,5 54,4 52,4

21 1 8,3 2,5 2,499 199,5 53,4 49,5

21 2 8,7 4,4 2,521 198,3 52,9 49,9

23 0,5 98,5 8,9 6,867 177,8 38,6 44,7

23 2,5 49,7 5,2 6,767 183,8 42,8 43,3

После математической обработки экспериментальных данных получены следующие закономерности влияния параметров вибрации на структуру и механические свойства меди:

Z = 297,619 - 20,155 • v -164,799 • А -1,751-V-A + 0,652 • v2 +61,774 • А2, S = 47,052 - 4,555 • v - 6,705 • А- 0,106 • v • А + 0,133 • v2 + 2,625 ■ А2, L = 47,603-4,252-V-8,250-Л-0,012-v-Л + О,114-v2 +2,837-Л2. о, = -181,251+38,315-v + 59,388-^ + 0,488-у-Л-1,049-V2 -22,712- А2 5 = -93,014+12,372-V + 38,031-Л-0,151-v-Л-О,315-v2 -10,993-А2 HV = -62,254+9,754 • v + 28,322 • А - 0,367 ■ v■ А - 0,239 • v2 - 6,826 - А1 Представленные зависимости позволили уточнить оптимальные параметры вибрации, под воздействием которых формируется мелкокристаллическая структура меди и повышаются механические свойства медных слитков. Также были определены параметры вибрации, позволяющие получить оптимальные значения исследуемых откликов. Результаты расчетов представлены в табл. 5.

Таблица 5

Расчетные значения оптимальных параметров вибрации_

Наименование отклика Значение отклика Частота, Гц Амплитуда, мм

Доля столбчатых кристаллов, % 1,023+0,693 17,586 1,538

Средняя площадь зерна, мм^ 0,941+0,716 17,835 1,638

Средний размер девдритпой ячейки, мкм 1,680+0,817 18,697 1,495

Временное сопротивление разрушению при растяжении, МПа 246,237+3,685 18,613 1,507

Относительное удлинение, % 56,385+1,991 19,237 1,598

Твердость НУ 57,313+3,062 19,233 1,558

I

Металлографический анализ структуры слитка показал, что при таких параметрах вибрации формируется равномерная структура, зерна мелкие, равноосные, со средней площадью 0,43 мм2, средний размер дендритной ячейки составляет 1,8 мкм. Механические испытания образцов, вырезанных из слитка, показали, что временное сопротивление разрушению при растяжении равно 253,1 МПа, относительное удлинение равно 59,3 %, твердость по Виккерсу НУ | составила 57,4, что подтверждает полученные расчетные данные.

Сравнение структуры контрольного слитка и слитка, отлитого с применением вибрации с частотой V = 18 Гц и амплитудой А = 1,5 мм, показало, что вибрационная обработка кристаллизующейся меди позволяет полностью устранить зону столбчатых кристаллов в структуре слитков, при этом средняя площадь макрозерна уменьшается в 18,5 раз, а средний размер дендритной ячейки уменьшается в 5 раз. Кроме того, вибрационная обработка ' позволяет значительно повысить механические свойства литой меди. Так, временное сопротивление разрушению при растяжении возрастает в 1,5 раза, относительное удлинение - в 1,8 раза, а твердость - в 1,6 раза.

Известно, что литая медь и медные сплавы обладают большой анизотропией свойств. Поэтому важно не только повысить уровень механических свойств меди, но и обеспечить равномерное распределение их по сечению слитка. Провели исследование влияния вибрации на механические свойства и параметры структуры меди по сечению слитка. Результаты представлены в табл. 6.

Установлено, что наиболее эффективной является вибрация с частотой V = 17 - 19 Гц и амплитудой А = 1,5 - 1,6 мм. Ожидалось, что в результате вибрационного воздействия с такими параметрами на кристаллизующуюся медь удастся максимально измельчить макро- и микроструктуру слитков, что позволит значительно повысить механические свойства литой меди. Для проверки расчетных данных был отлит слиток с применением вибрационной обработки с частотой V = 18 Гц и амплитудой А = 1,5 мм. Макро- и микроструктура слитка представлена на рис. 4.

х1 ООО

а б

Рис. 4. Макроструктура (а) и микроструктура (б) слитка меди, полученного с применением вибрационной обработки расплава

Таблица 6

Изменение параметров структуры и твердости меди по сечению слитка

Исследуемая характеристика Без вибрации С применением вибрации у= 18 Гц, А= 1,5 мм

Край '/Л Центр Край '/Ж Центр

Средняя площадь зерна, мм2 12 10,9 10,2 0,56 0,5 0,48

Средний размер дендритной ячейки, мкм 12 8,6 6,4 2,9 2,3 2,1

Твердость НУ 33,1 38,2 41,9 53,9 56,9 58,7

Установлено, что при вибрационном воздействии на кристаллизующуюся медь с частотой V = 18 Гц и амплитудой А = 1,5 мм удается не только значительно повысить ее механические свойства, но и добиться равномерности их распределения по сечению слитка. Это объясняется формированием мелкозернистой структуры по сечению слитка. Результаты металлографического анализа и испытания механических свойств медных слитков находятся в полном соответствии.

В настоящее время не существует однозначного мнения о влиянии вибрации на процесс кристаллизации расплава. Из анализа литературных источников следует, что вибрационная обработка расплава приводит к интенсивному зарождению новых кристаллов. При этом выделяется два основных механизма динамического зарождения кристаллов под действием вибрации. В первом случае в жидкости протекает процесс спонтанного зарождения кристаллов, обусловленного переохлаждением. В другом случае под действием вибрации резко возрастает число кристаллов в затвердевающей жидкости за счет дробления уже существующих кристаллов.

Из всех теорий, рассматривающих процесс спонтанного зарождения кристаллов под действием вибрации, для низкочастотной вибрации можно выделить теорию, представленную в работах В.М. Говоркова и К.Н. Шабалина. Согласно этой теории при динамическом воздействии вибрации на расплав, зародыши вследствие большей плотности по сравнению с жидким металлом получают отличные от него ускорения и должны быть выбиты из тех мест, где они возникли. Инерционное смещение зародышей сопровождается разрушением барьеров, которые появляются при их возникновении. Выделяют два типа барьеров: первый, тепловой барьер, образуется за счет выделения теплоты кристаллизации при формировании зародыша второй, концентрационный барьер, образуется за счет примесей и компонентов, которые не вошли в решетку зародыша. При вибрации зародыши вырываются из барьеров, препятствующих их росту, и попадают в участки с исходной температурой, что позволяет им сохраниться и расти до устойчивых размеров. Рост этот может происходить как в результате молекулярного наращивания поверхностных слоев, так, возможно, и при столкновении и сращивании подобных первичных образований друг с другом.

В работе В.М. Говоркова представлена формула, характеризующая зависимость смещения частицы твердой фазы от параметров вибрационного

воздействия, из которой следует, что при заданных параметрах вибрации величина смещения частицы твердой фазы определяется ее размерами и вязкостью жидкости. Расчеты, проведенные на основе этой формулы, показали, что смещения твердых частиц, близких по размеру к критическому зародышу гкр=1,35 мкм, составляют 0,0003 мкм, что крайне незначительно. Таким образом, можно заключить, что влияние вибрационного смещения твердых частиц в жидкой меди не оказывает существенного влияния на процесс формирования кристаллического строения медных слитков при установленных оптимальных параметрах вибрации.

Поскольку установленные оптимальные параметры вибрации не приводят к активному зарождению кристаллов из жидкого металла, можно предположить, что зарождение новых кристаллов происходит за счет разрушения уже существующих под действием вибрации. Для низкочастотной вибрации можно выделить два механизма, объясняющих обламывание дендритов - гидродинамический и резонансный.

Согласно гидродинамическому механизму происходит разрушение растущих кристаллов за счет движения расплава вблизи фронта кристаллизации. Известно, что при вибрационной обработке вблизи фронта кристаллизации возникают разнонаправленные колебательные потоки жидкого расплава. Поэтому при развитии достаточной интенсивности потоков создаются условия для срезания дендритов. Данный механизм хорошо объясняет причины образования новых центров кристаллизации, однако он не позволяет объяснить существование оптимальных параметров вибрации.

Согласно резонансному механизму, при вибрационной обработке возникают резонансные колебания растущих дендритов, что приводит к их механическому разрушению. Данная теория хорошо объясняет существование оптимальных параметров вибрации, однако, согласно установленным зависимостям параметров структуры меди от параметров вибрации, по мере приближения к оптимальным параметрам вибрации происходит постепенное уменьшение средней площади сечения зерна и среднего размера дендритной ячейки, что несвойственно для резонансных явлений.

Поэтому определить превалирующую роль того или иного механизма разрушения дендритов на процесс кристаллизации достаточно сложно. Можно предположить, что при вибрационной обработке кристаллизующегося расплава меди имеет место совокупность представленных механизмов воздействия на кристаллизующийся расплав, и при определенном их сочетании создаются оптимальные условия для обламывания растущих дендритов. Обломки кристаллов подхватываются потоками, возникающими в изложнице вследствие вынужденной конвекции жидкого металла, и разносятся по всему объему жидкого металла. Часть обломков расплавляется, что приводит к охлаждению жидкого металла, а более крупные обломки становятся зародышами, что приводит к формированию равноосной структуры медного слитка. Исходя из вышесказанного, можно предположить, что при полунепрерывном литье меди, для которого характерна интенсивная вынужденная конвекция в лунке жидкого металла, представленные процессы будут протекать более интенсивно, чем при наполнительном литье.

Глава 4. Влияние вибрации на структуру и свойства кадмиевой бронзы БрКд1

Полученные для меди экспериментальные данные были приняты за основу при проведении экспериментов для уточнения оптимальных параметров вибрационного воздействия на кадмиевую бронзу БрКд1. Поиск оптимальных параметров вибрационного воздействия проводили с помощью последовательного симплексного метода. За исходную точку приняли амплитуду колебаний А = 1 мм и частоту колебаний V = 26 Гц. Шаг варьирования частоты составлял 1 Гц, а амплитуды - 0,15 мм. План первого эксперимента представлен в табл. 7.

Таблица 7

Параметры опытов в вершинах симплекса №1

Номер опыта А, мм V, Гц

1 1,15 27

2 0,85 27

3 1 25

В качестве параметра оптимизации выбрали долю столбчатых кристаллов в структуре слитков кадмиевой бронзы Ъ. Кроме доли столбчатых кристаллов в структуре слитков бронзы БрКд1 контролировалась средняя площадь сечения зерна 8. Результаты металлографического исследования опытных слитков представлены в табл. 8.

Таблица 8

Результаты металлографического анализа структуры слитков кадмиевой

бронзы БрКд!

Номер опыта г,% 8, мм2

1 42,6 3,98

2 28,7 2,15

3 18,8 1,96

Без вибрации 75,7 5,97

Как видно из табл. 8 вибрационное воздействие на кристаллизующийся расплав с параметрами, приведенными в табл. 7, оказывает положительное влияние на параметры структуры сплава. В структуре опытных слитков доля столбчатых кристаллов и средняя площадь сечения зерна значительно меньше, чем на контрольном слитке. Наихудший результат наблюдается в опыте №1, где доля столбчатых кристаллов составила 42,6%. На основании сравнения полученных результатов определены параметры вибрации для опыта №4. В результате формируется новый симплекс. Схема перемещения симплексов в факторном пространстве представлена на рис. 5. Результаты экспериментов представлены в табл. 9.

27

я

(ч

св &25

Н

23

21

8 6 2

11 I1 / \ /

по / /

О 0,1 0,25 0,4 0,55 0,7 0,85 1,0 1,15 Амплитуда, мм

Рис. 5. Схема перемещения симплексов в процессе поиска оптимальных параметров вибрационного воздействия на кристаллизующийся расплав кадмиевой бронзы БрКд!

Таблица 9

Результаты экспериментов по поиску оптимальных параметров вибрационного воздействия на кадмиевую бронзу БрКд!

Номер опыта А, мм V, Гц 1,% 3, мм2

4 0,7 25 15,2 1,79

5 0,85 23 61,9 3,86

6 0,55 27 ИД 1,33

7 0,4 25 0 0,6

8 0,25 27 40,5 3.05

9 0,55 23 23,9 1,79

10 0,25 23 17,2 1,47

11 0,1 25 29,8 1,77

В ходе эксперимента обнаружено зацикливание симплексов вокруг точки №7, Исходя этого, можно заключить, что параметры вибрации, соответствующие точке №7 (V = 25 Гц и А = 0,4 мм), являются оптимальными, при этом полностью устраняется зона столбчатых кристаллов, а средняя площадь сечения зерна в структуре слитков сокращается почти в 10 раз. Макроструктура контрольного слитка бронзы БрКд1 и слитка, отлитого под воздействием вибрации с частотой V = 25 Гц и амплитудой А = 0,4 мм, представлена на рис. 6

Без вибрации С применением вибрации

Ъ = 75,7% V = 25 Гц, А = 0,4 мм

в = 5,97 мм2 Ъ = 0%

Б = 0,6 мм2

Рис. 6. Макроструктура слитков бронзы БрКд!

Кадмиевая бронза относится к сплавам, склонным к обратной ликвации. В связи с этим представляет интерес исследование этого процесса и определение реальных путей к снижению неоднородности слитка по химическому составу. Известно, что объемный характер кристаллизации и уменьшение величины зерна будут способствовать подавлению ликвационных процессов. В связи с этим исследовали влияние вибрации как на химическую однородность слитков кадмиевой бронзы БрКд!, так и на однородность макро- и микроструктуры по сечению слитка.

Анализ химической однородности проводился на слитках, полученных при определении оптимальных параметров вибрационного воздействия на кадмиевую бронзу БрКд1. Химическую однородность слитков исследовали по содержанию кадмия в пробах, отобранных послойной обточкой с усреднением навески для данного слоя, атомно-абсорбционным методом с помощью спектрофотометра «Регкт-Е1тег». Относительная погрешность анализа составляла ±5%. Для оценки степени ликвации кадмия был использован приведенный коэффициент ликвации к, равный отношению содержания кадмия в данном слое к среднему для данного слитка. Результаты исследования структуры слитков представлены в табл. 10.

Таблица 10

Изменение параметров структуры бронзы БрКд! по сечению слитка

Исследуемая характеристика Без вибрации С применением вибрации V = 25 Гц. А = 0.4 мм

Край УгК Центр Край У& Центр

Средняя площадь зерна, мм2 8,34 4,33 3,75 0,7 0,54 0,5

Средний размер дендритной ячейки, мкм 10 6,15 4,65 1,65 1,6 1,8

Химический анализ образцов показал, что при литье слитков кадмиевой бронзы БрКд1 без вибрации коэффициент ликвации к изменяется по сечению слитка от 0,9 до 1,75, а с применением вибрационного воздействия с оптимальными параметрами (V = 25 Гц, А = 0,4 мм) - от 0,9 до 1,05. Результаты

химического и металлографического анализа свидетельствуют о том, что применение вибрации в процессе кристаллизации обеспечивает химическую и структурную однородность по сечению слитка.

Для изучения микроликвации кадмия проведен микрорентгено-спектральный анализ на микроанализаторе «САМЕВАХ» и электронная микроскопия тонких фольг. Результаты исследования представлены на рис. 7 и рис. 8. Установлено, что междуосные пространства в процессе затвердевания обогащены кадмием. При обычных условиях разливки неоднородность возрастает по мере приближения к поверхности слитка. При разливке сплава с применением вибрационного воздействия распределение кадмия становится более равномерным по сечению слитка.

о4 в? X 2

Центр слитка

/Л^

4>л|

Половина радиуса я

уЛЛх

Поверхность слитка

Поверхность слитка

О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Путь сканирования, мм

О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Путь сканирования, мм

а б

Рис. 7. Распределение кадмия по кристаллическому зерну: а - без вибрации; б - с применением вибрационного воздействия с частотой V = 25 Гц и амплитудой А = 0,4 мм

А

а б

Рис. 8. Участки обогащения меди кадмием при литье (х25000): а - без вибрации; б - под воздействием вибрации с частотой V = 25 Гц и амплитудой А = 0,4 мм

Установлено, что кадмий распределен по границам зерен в виде фазы, обогащенной кадмием (содержание кадмия 66,7%). Установлено, что по мере роста зерен навстречу друг другу кадмий скапливается на соответствующих межфазных поверхностях, образуя стационарное концентрационное уплотнение. Выделение легкоплавкой эвтектики на основе соединения Си2С<1 с температурой плавления 544 °С приводит к растрескиванию литых заготовок при прокатке вследствие оплавления границ зерен при нагреве заготовки. Установлено, что вибрационная обработка подавляет разделительную диффузию и снижает ликвацию кадмия.

Определенные в ходе экспериментов оптимальные параметры вибрационного воздействия (V = 25 Гц и А = 0,4 мм) были опробованы в промышленных условиях при полунепрерывном литье слитков кадмиевой бронзы БрКд1 диаметром 192 мм. Кроме того, отливали контрольные слитки без наложения колебаний.

Плавка осуществлялась в индукционной канальной печи ИЖ - 1,6. Слитки отливались в кристаллизатор высотой 200 мм с медной хромированной гильзой толщиной 10 мм с кольцевым каналом шириной 30 мм и выходом воды на слиток. Расплав в кристаллизаторе от взаимодействия с атмосферой защищался прокаленной сажей. Вибрацию создавали с помощью устройства, состоящего из плиты с кристаллизаторами и низковольтными вибраторами ИВ - 21, установленными на амортизирующих прокладках на столе литейной машины. Управление режимами вибрации производилось тиристорным преобразователем ТПЧ - 40. Параметры вибрации кристаллизаторов определялись с помощью вибрографа ВР - 1А. Технологические параметры литья были одинаковы во всех опытах и составляли: Тлетья = 1170 - 1190 °С, Улитья = 8-8,5 м/ч, Рводы в кр. = 30-50 кПа.

Для определения профиля и глубины лунки жидкого металла производилась заливка свинца в кристаллизатор в конце литья. Качество слитков оценивалось по состоянию поверхности и химической однородности сплава по сечению слитка. Для оценки степени ликвации кадмия был использован приведенный коэффициент ликвации к. Состояние поверхности слитков оценивалось визуально с фиксацией наличия различных дефектов. В ходе металлографического анализа поперечных темплетов слитков определялся средний размер зерна и дендритной ячейки. Результаты исследований представлены в табл. 11

Таблица 11

Изменение параметров структуры и механических свойств бронзы БрКд] по сечению слитка диаметром 192 мм

Исследуемая характеристика Без вибрации С применением вибрации V = 25 Гц, А = 0,4 мм

Край Ж Центр Край УгК Центр

Средний размер зерна, мм 1,4 2 3,6 0,11 0,6 1,12

Средний размер дендритной ячейки, мкм 69 41 30 60 44 27

Временное сопротивление разрушению при растяжении, МПа 195 210 235 246 253 259

Относительное удлинение, % 36 41 45 45 46 47

Твердость НВ 84,9 61,4 58,1 81,3 78,7 77,3

Коэффициент ликвации к 1,65 1,06 0,91 1,19 1,01 1

19

Установлено, что применение вибрации способствует уменьшению глубины лунки жидкого металла с 200 мм до 150 мм. При этом скорость нарастания твердой корочки увеличивается, что приводит к уменьшению среднего размера зерна и дендритной ячейки, а также к снижению обратной ликвации кадмия. Снижение обратной ликвации кадмия позволяет исключить из технологического процесса операцию обточки слитка с целью удаления обогащенного кадмием поверхностного слоя, что позволяет увеличить выход годного на 5 - 10 %. Установлено, что измельчение структуры сплава приводит к значительному повышению его механических свойств.

Существенной проблемой при полунепрерывном литье кадмиевой бронзы является образование на поверхности слитка складок значительной глубины. В ходе экспериментов установлено, что в зоне начала формирования твердой корочки за счет ликвации кадмия в период затвердевания сплава происходит образование конденсата кадмия на гильзе кристаллизатора. Кадмий, оседающий на стенке кристаллизатора, увеличивает трение слитка о стенку кристаллизатора и приводит к периодическому разрыву формирующейся корочки слитка и попаданию в образующийся зазор расплава, который не полностью сваривается с затвердевшей корочкой и образует складку на поверхности слитка.

При применении вибрации кристаллизаторов с частотой v = 25 Гц и амплитудой А = 0,4 мм образования конденсатных отложений на стенках кристаллизатора не наблюдается, за счет этого уменьшается вероятность образования складок, поперечных трещин, надрывов на поверхности слитка.

I Помимо этого, снижается трение слитка о стенки кристаллизатора и увеличивается срок эксплуатации кристаллизатора рис. 9.

Рис. 9. Поверхность слитков кадмиевой бронзы диаметром 192 мм, отлитых со скоростью 8 м/ч: а - без вибрации; б - у=25 Гц, А=0,4 мм

Результаты выполненного исследования положены в основу разработки технологического регламента полунепрерывного литья слитков кадмиевой бронзы БрКд1, обеспечивающего получение качественных литых заготовок без поверхностных и внутренних дефектов, с мелкой однородной равноосной

структурой, с равномерным распределением кадмия и механических свойств по сечению слитка. Рекомендуются следующие технологические параметры полунепрерывного литья слитков кадмиевой бронзы диаметром 192 мм: температура литья Т„ = 1170 - 1190 °С, скорость литья 8 - 8,5 м/ч, давление воды в кристаллизаторе 30 - 50 кПа, частота колебаний кристаллизатора 24 - 26 Гц и амплитуда колебаний кристаллизатора 0,3 - 0,5 мм. Предложенный технологический регламент прошел испытания на ОАО «Ревдинский завод по обработке цветных металлов» и рекомендован к внедрению на ряде заводов по обработке цветных металлов.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. В ходе планируемого при помощи последовательного симплекс метода поискового эксперимента установлены диапазоны параметров вибрации (частота и амплитуда), позволяющие предотвратить формирование зоны столбчатых кристаллов в структуре слитков меди диаметром 40 мм. Показано, что при вибрационной обработке с частотой V = 15 - 23 Гц и амплитудой А = 0,5 — 2,5 мм устраняется транскристаллизация в структуре медных слитков.

2. При помощи регрессионного анализа экспериментальных данных выведены эмпирические зависимости доли столбчатых кристаллов, средней площади сечения зерна, среднего размера дендритной ячейки в структуре слитков меди диаметром 65 мм, полученных наполнительным литьем, временного сопротивления разрушению при растяжении, относительного удлинения и твердости меди по Виккерсу от параметров вибрации. Без наложения вибрации на расплав меди средняя площадь сечения зерна в структуре медных слитков диаметром 65 мм составляет 8 мм2, размер дендритной ячейки равен 9,133 мкм, а вибрационная обработка расплава с частотой V = 18 Гц и амплитудой А = 1,5 мм позволяет снизить эти параметры до 0,43 мм2 и 1,8 мкм соответственно. При этом временное сопротивление разрушению увеличивается с 169,1 до 253,1 МПа, относительное удлинение с 32,1 до 59,3%, а твердость по Виккерсу с 35,4 до 57,7 НУ. Кроме того, наблюдается выравнивание параметров структуры и механических свойств меди по сечению слитка.

3. В ходе лабораторного эксперимента установлены параметры вибрации (у = 25 Гц, А = 0,4 мм), позволяющие устранить зону столбчатых кристаллов в структуре литой бронзы БрКд1. При этом средняя площадь сечения черна н структуре слитка бронзы БрКд1 диаметром 40 мм без наложения вибрации составляет 5,97 мм2, а с вибрационной обработкой - 0,6 мм2, средний размер дендритной ячейки равен 6,93 и 1,68 мкм соответственно.

4. Микрорентгеноспектральный анализ с помощью микроанализатора «САМЕВАХ» показал, что при вибрационной обработке с частотой V = 25 Гц и амплитудой А = 0,4 мм подавляется разделительная диффузия кадмия и тем самым снижается внутридендритная микроликвация в слитках БрКд1.

Химический анализ промышленных слитков бронзы БрКд! диаметром 192 мм, полученных полунепрерывным литьем, свидетельствует о том, что при вибрационной обработке снижается обратная ликвация кадмия. Установлено, что при наложении вибрации с частотой v = 25 Гц и амплитудой А = 0,4 мм коэффициент ликвации кадмия к изменяется по сечению слитка от 0,91 до 1,65, а в контрольном слитке, отлитом без вибрации - от 1 до 1,19.

5. Промышленными экспериментами установлено, что формирование твердой корочки в слитке при непрерывном литье кадмиевой бронзы начинается не с мениска расплава в кристаллизаторе, а на глубине 20 мм с существованием зоны плотного контакта жидкого металла со стенкой кристаллизатора. Применение вибрации с частотой v = 25 Гц и амплитудой А = 0,4 мм при полунепрерывном литье слитков из бронзы БрКд1 диаметром 192 мм способствует уменьшению глубины лунки жидкого металла до 150 мм, в то время как без вибрации она составляет 200 мм.

6. Результаты металлографического анализа промышленных слитков показали, что при вибрационной обработке измельчается макро- и микроструктура бронзы БрКд1. Показано, что при вибрации с частотой v = 25 Гц и амплитудой А = 0,4 мм средняя площадь сечения зерна в структуре бронзы БрКд1 составляет 0,6 мм2, а средний размер дендритной ячейки 36 мкм, тогда как в слитках, полученных без вибрации эти показатели составляют 2 мм и 47 мкм соответственно. При этом применение вибрации кристаллизатора в процессе полунепрерывного литья кадмиевой бронзы БрКд1 позволяет получать слитки с равномерными структурой и свойствами по их сечению.

7. Результаты промышленных экспериментов показали, что при вибрационной обработке бронзы БрКд1 с частотой v = 25 Гц и амплитудой А = 0,4 мм практически полностью устраняются все поверхностные дефекты -складчатость, поперечные трещины, надрывы и поверхность становится гладкой, что позволяет повысить технологический выход годного на 5 - 10 % за счет исключения из технологического процесса операции обточки слитков перед обработкой давлением.

8. Полученные экспериментальные данные положены в основу разработки технологического регламента полунепрерывного литья меди и бронзы с применением вибрационной обработки расплава в процессе кристаллизации. Параметры вибрационной обработки меди следующие: частота v = 18 - 19 Гц, амплитуда А = 1,4 - 1,6 мм, а кадмиевой бронзы - частота v = 24 - 26 Гц, амплитуда А = 0,3 - 0,5 мм. Установлено, что применение данной технологии существенно повышает качество получаемых слитков за счет снижения брака по горячим трещинам, ликвации и поверхностным дефектам. Технология прошла промышленные испытания на ОАО «Ревдинский завод по обработке цветных металлов» и рекомендована к внедрению на ряде заводов по обработке цветных металлов.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Мысик, Р. К. Использование вибрационной обработки при производстве стальных отливок / Р. К. Мысик, С. В. Брусницын, И. А. Груздева, А. И. Голодное // Научные труды XIV отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2008. - 41. -С. 30-33.

2. Мысик, Р. К. Применение вибрационной обработки для снятия напряжений в стальных отливках / Р. К. Мысик, С. В. Брусницын, А. В. Сулицин, И. А. Груздева, А. И. Голоднов // Сб. тезисов докладов конференции «Литейное производство сегодня и завтра». - С-Пб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2008. - С. 70-75.

3. Голоднов, А. И. Влияние вибрационной обработки на структуру и свойства меди / А. И. Голоднов, А. В. Сулицин, Г. JI. Хазан // Расплавы. - 2009. -№5.-С. 38-44.

4. Мысик, Р. К. Определение оптимальных параметров вибрационного воздействия на медь в процессе кристаллизации / Р. К. Мысик, А. И. Голоднов, А. В. Сулицин, С. В. Брусницын // Межрегиональный сборник научных трудов «Литейные процессы». - Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГГУ», 2009. - вып. 8. -С. 121-129

5. Сулицин, А. В. Определение оптимальных параметров вибрационного воздействия на бронзу марки БрКд1 в процессе кристаллизации / А. В. Сулицин, А. И. Голоднов, Р. К. Мысик, С. В. Брусницын // Литейщик России. - 2009. - №10. - С. 43-47.

6. Мысик, Р. К. Вибрационное воздействие на кристаллизующийся расплав меди / Р. К. Мысик, А. И. Голоднов, А. В. Сулицин, С. В. Брусницын // Труды V международной научно-практической конференции «Прогрессивные литейные технологии». -М.: Лаборатория рекламы и печати, 2009. - С. 49-55.

7. Сулицин, А. В. Испытание технологии вибрационной обработки кадмиевой бронзы марки БрКд1 в промышленных условиях / А. В. Сулицин, А. И. Голоднов, Р. К. Мысик, С. В. Брусницын // Литейщик России. - 2009. -№11.-С. 28-31.

8. Сулицин, А. В. Влияние вибрационной обработки на структуру кадмиевой бронзы / А. В. Сулицин, А. И. Голоднов, Р. К. Мысик, С. В. Брусницын // Труды международной конференции «Создание новых материалов для эксплуатации в экстремальных условиях». - Якутск: Паблиш Групп, 2009. С. 163-166.

Подписано в печать Формат 60x84 1/16 Бумага писчая

Офсетная печать Тираж 120 Заказ № 40

Ризография НИЧ ГОУ ВПО УГТУ-УПИ 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА 7 1.1. Влияние технологических параметров разливки на формирование структуры и свойств сплавов

1. 2. Формирование кристаллической структуры слитков в условиях внешних воздействий

1.2.1. Воздействие микрохолодильников и жидких охлаждающих сред на процесс затвердевания отливок

1.2.2. Механическое перемешивание расплава

1.2.3. Электромагнитное перемешивание расплава

1.2.4. Вибрационная обработка затвердевающих сплавов

1.3. Особенности получения качественных слитков меди и кадмиевой бронзы способом непрерывного литья

1. 4. Задачи исследования

2. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ 3 2 2. 1. Оборудование и материалы, использованные в работе 32 2. 2. Исследование макроструктуры литых заготовок 33 2. 3. Исследование микроструктуры литых заготовок 35 2. 4. Метод статистической обработки экспериментальных данных

2. 5. Последовательный симплекс метод

3. ВЛИЯНИЕ ВИБРАЦИИ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА МЕДИ

3. 1. Определение оптимальных параметров вибрационного воздействия при литье меди

3. 4. Выводы по главе

4. ВЛИЯНИЕ ВИБРАЦИИ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА

БРОНЗЫ БрКд

4.1. Влияние вибрации на структуру слитков из бронзы марки

4.2. Влияние параметров вибрационного воздействия на распределение кадмия по сечению слитков бронзы БрКд

4.3. Промышленное испытание технологии вибрационной обработки кадмиевой бронзы БрКд

4. 5. Выводы по главе

Актуальность работы

В настоящее время во всех отраслях промышленности широко используется продукция из меди и сплавов на основе меди. Среди металлов медь занимает особое место благодаря высокой электропроводности и теплопроводности. По электропроводности медь уступает только серебру и поэтому является важнейшим проводниковым материалом. Она обладает высокой коррозионной стойкостью и технологичностью, что обуславливает ее широкое применение в промышленности как в чистом виде, так и в виде сплавов.

Основной объем меди и сплавов на основе меди потребляется промышленностью в виде деформированных полуфабрикатов, производство которых непрерывно растет. Научно-технический прогресс в отраслях промышленности, использующих медь и медные сплавы, вызывает непрерывное повышение требований к качеству деформированных полуфабрикатов и деталей, изготавливаемых из медного проката.

Получение качественных слитков из меди и кадмиевой бронзы БрКд1 связано с определенными трудностями. В процессе производства литых заготовок имеет место значительная доля брака по причине образования внутренних и поверхностных дефектов. При литье меди в слитках, как правило, формируется крупнозернистая столбчатая структура, обладающая большой анизотропией свойств, а при литье кадмиевой бронзы имеет место обратная ликвация кадмия, приводящая к неоднородности химического состава и, как следствие, к неравномерности механических свойств по сечению слитка. Появление ликвата на поверхности слитков приводит к преждевременному износу гильзы кристаллизатора и значительно снижает качество поверхности слитка.

Для повышения технологичности сплава необходимо при литье обеспечить равномерное распределение легирующего компонента по сечению слитка, а также получить благоприятную с точки зрения пластической обработки структуру литых заготовок. Одним из способов

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что исследование влияния вибрационной обработки на структуру и свойства меди и медных сплавов, а также разработка технологического регламента полунепрерывного литья слитков из этих сплавов с использованием вибрационного воздействия на расплав в кристаллизаторе является в настоящее время важной и актуальной.

Цель работы

Исследование особенностей формирования структуры и свойств слитков меди и медных сплавов, склонных к ликвации и образованию трещин, при вибрационном воздействии на расплав в процессе кристаллизации при полунепрерывном литье.

Основное внимание было уделено решению следующих задач:

- исследованию влияния вибрации на формирование структуры и свойств меди и кадмиевой бронзы БрКд1;

- определению оптимальных параметров вибрации, обеспечивающих получение мелкокристаллической структуры и высокий уровень механических свойств сплавов;

- разработке технологического регламента полунепрерывного литья медных сплавов с применением вибрации, позволяющей получать качественные литые заготовки.

Научная новизна

1. Установлены и обоснованы параметры вибрационного воздействия на кристаллизующийся расплав меди и кадмиевой бронзы БрКд1, обеспечивающие формирование мелкокристаллической структуры, снижение ликвации в слитках и повышение уровня механических свойств.

2. Получены регрессионные зависимости параметров структуры и свойств меди от частоты и амплитуды вибрации.

3. Установлена закономерность распределения кадмия по сечению слитков кадмиевой бронзы БрКд1 при вибрационной обработке расплава в процессе полунепрерывного литья.

4. Уточнены и расширены представления о механизме вибрационного воздействия на кристаллизующийся расплав.

Практическая значимость работы

Разработаны технологические режимы наполнительного и полунепрерывного литья слитков меди и кадмиевой бронзы БрКд1 с использованием вибрационного воздействия на расплав в процессе кристаллизации, обеспечивающие формирование мелкозернистой кристаллической структуры и высокого уровня механических свойств. Технологические регламенты литья меди и кадмиевой бронзы с применением вибрации прошли промышленные испытания на ОАО «Ревдинский завод по обработке цветных металлов».

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

В настоящее время большое внимание уделяется совершенствованию технологических процессов литья, обеспечивающих получение отливок с заданными эксплуатационными свойствами при высоких значениях выхода годного и коэффициента использования металла [1-3].

При непрерывной разливке сплавов основными дефектами в слитках являются неметаллические включения, подкорковые газовые пузыри, трещины, ликвационные и осевые дефекты в виде газовой пористости и другие [4, 5]. Устранение или уменьшение дефектов в слитках и измельчение структуры приводят к повышению физико-механических свойств и технологичности литых заготовок.

В настоящее время большое внимание уделяется использованию внешних воздействий на расплав в процессе кристаллизации. Поэтому дальнейшее развитие литья сплавов непрерывным способом базируется на использовании теплосиловых воздействий.

1.1. Влияние технологических параметров разливки на формирование структуры и свойств сплавов

К основным технологическим параметрам разливки сплавов на установках непрерывного литья относятся температура перегрева и заливки сплавов, скорость литья, расход и давление воды в кристаллизаторе, режим вторичного охлаждения, высота кристаллизатора и т. д. На протяжении длительного периода времени отрабатывались и проверялись на практике оптимальные технологические режимы, позволяющие получать слитки без внутренних дефектов и с качественной поверхностью.

Поскольку научно-технический прогресс в отраслях промышленности, использующих медные сплавы, требует непрерывного повышения не только качества деформированных полуфабрикатов, но и производительности литейных машин, в настоящее время проводятся работы, направленные на повышение производительности литейных агрегатов за счет увеличения скорости вытягйвания слитков [6 — 10]. Повышенная скорость литья, значительный перегрев металла над линией ликвидуса (100 - 200 °С) и интенсивный внешний теплоотвод приводят к формированию крупнозернистой структуры, большим температурным градиентам по сечению слитка и способствуют образованию трещин в слитках [11 - 15]. При этом качество слитков определяется их структурой, физической и химической однородностью, чистотой металла, а также состоянием поверхности. На все эти факторы оказывают большое влияние технологические параметры плавки и литья [16 - 24]. При непрерывном литье реализация того или иного технологического регламента определяет глубину лунки жидкого металла, температурное поле слитка, напряженное состоянии корки, размер двухфазной жидко-твердой зоны [6-9, 12 - 14].

Влияние перегрева сплава на характер кристаллизации было замечено давно. Этому вопросу уделяли внимание Д.К. Чернов, В. Розенгейн, С.С. Штейнберг и др. Они отмечали, что температура, при которой отливается металл, существенно влияет на его прочность. При этом важно отметить, что крупная и грубая структура неизменно сопровождается низкими механическими свойствами. Причину этого Чернов видит в том, что «агрегат металлических зерен при достаточно высокой температуре находится в неустойчивом состоянии и любое зерно, которое меньше, чем его соседи, будет делаться еще меньше и исчезает» [25].

Вопросу формирования и измельчения кристаллической структуры отливок посвящены работы многих исследователей, среди которых следует отметить работы В. И. Добаткина [12] и Г. Ф. Баландина [26]. В литературе имеются сведения о влиянии условий теплопередачи на макроструктуру меди и латуней JIC70 - 1 и JI68. Установлено, что с повышением теплосъема в кристаллизаторе в 2.3 раза увеличивается протяженность зоны равноосных кристаллов в 2,1. .2,8 раза и уменьшается размер зерна в этой зоне в 1,5. 1,9 раза [27]. В отличие от латуни медь в условиях непрерывной разливки склонна к сквозной транскристаллйзации, макроструктура медных слитков при этом оказывается более чувствительной к скорости литья. При низкой скорости литья в медных слитках можно наблюдать зону равноосных кристаллов. Высота кристаллизатора также оказывает влияние на протяженность зоны столбчатых кристаллов, а именно, с увеличением высоты кристаллизатора сокращается протяженность зоны столбчатых кристаллов.

При объяснении опытных данных следует принимать во внимание, что технические металлы и сплавы содержат нерастворимые примеси, которые могут служить центрами кристаллизации. Переход от столбчатой зоны к равноосной в непрерывнолитых слитках связывают с появлением широкой переохлажденной зоны и достаточно длительным пребыванием частиц примесей в этой зоне, что обеспечивает их переход в устойчивые кристаллические зародыши [12].

В отличие от латуни макроструктура меди более чувствительна к изменению тепловых условий. К числу факторов, способствующих транскристаллизации, можно отнести малые значения концентрационного переохлаждения, а также большее по сравнению с латунями критическое переохлаждение (интервал метастабильности расплава) [26], при котором начинается интенсивное зарождение центров кристаллизации.

Г. Ф. Баландин считает, что если «величина переохлаждения расплава, при котором начинается зарождение центров кристаллизации на активных нерастворимых примесях больше, чем величина переохлаждения расплава перед фронтом кристаллизации, то столбчатые кристаллы будут расти до центра слитка» [26, с. 64]. Если наоборот, то перед столбчатыми кристаллами будут зарождаться и расти свободные кристаллы. При воздействии на кристаллизующийся расплав вибрацией, ультразвуком, микрохолодильниками можно ожидать другие специфические явления.

Известно, что кристаллическая структура сплава влияет на механические и специальные свойства как литого, так и деформированного [9, 11, 12, 25, 28]. Это влияние в наибольшей степени выражено в заготовках, получаёмых непрерывным литьём [18, 29], так как для них характерна либо полная транскристаллизация, либо наличие всех трех характерных зон, что вызывает анизотропию свойств по сечению слитка. Ю. А. Нехендзи [11] отмечал, что крупнозернистое строение в отливках ухудшает механические свойства, особенно резко понижает пластичность металла. И. И. Горшковым [19] проведены исследования по определению механических свойств меди. Образцы, вырезанные из слоя столбчатой структуры слитка (2-3 кристалла по сечению образца диаметром 6 мм), имели пониженные механические свойства. Предел прочности оказался наибольшим для слоя равноосной мелкокристаллической структуры.

Хорошо известен тот факт, что размер дендритной ячейки влияет на механические свойства литых сплавов гораздо сильнее, чем размер зерна [30, 31]. Увеличение скорости затвердевания почти всегда приводит к уменьшению расстояния между дендритными осями, что обычно сопровождается улучшением механических свойств. В связи с этим изменение расстояния между дендритными осями становится важной характеристикой структуры и качества металла в цехах, выпускающих отливки из высокопрочных сплавов. Технология получения высокопрочных высококачественных черных и цветных сплавов предусматривает как регулирование состава сплавов, так и управление процессом их затвердевания.

В. И. Добаткин [12] отмечает также, что механические свойства слитка отражаются на свойствах полуфабрикатов, особенно при небольшой степени деформации. Интересно также его замечание, что «. даже при очень высоких обжатиях влияние литой структуры проявляется в отношении размеров частиц нерастворимых фаз. Чем больше развиты эти частички в слитке, тем большие размеры они имеют в готовых изделиях». Следовательно, зная структуру литого металла, можно прогнозировать его свойства в деформированном состоянии, что является чрезвычайно важным для практики.

Таким образом, структура и свойства литых сплавов во многом определяются условиями их кристаллизации. В связи с этим большой практический интерес представляет возможность управления процессами кристаллизации сплавов и получения необходимых служебных свойств на основе сведений о влиянии различных воздействий на расплав в кристаллизационный период.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. В ходе планируемого при помощи последовательного симплекс метода поискового эксперимента установлены диапазоны параметров вибрации (частота и амплитуда), позволяющие предотвратить формирование зоны столбчатых кристаллов в структуре слитков меди диаметром 40 мм. Показано, что при вибрационной обработке с частотой v = 15-23 Гц и амплитудой А = 0,5 - 2,5 мм устраняется транскристаллизация в структуре медных слитков.

2. При помощи регрессионного анализа экспериментальных данных выведены эмпирические зависимости доли столбчатых кристаллов, средней площади сечения зерна, среднего размера дендритной ячейки в структуре слитков меди диаметром 65 мм, полученных наполнительным литьем, временного сопротивления разрушению при растяжении, относительного удлинения и твердости меди по Виккерсу от параметров вибрации. Без наложения вибрации на расплав меди средняя площадь сечения зерна в структуре медных слитков диаметром 65 мм составляет 8 мм , размер дендритной ячейки равен 9,133 мкм, а вибрационная обработка расплава с частотой v = 18 Гц и амплитудой А = 1,5 мм позволяет снизить эти параметры до 0,43 мм2 и 1,8 мкм соответственно. При этом временное сопротивление разрушению увеличивается с 169,1 до 253,1 МПа, относительное удлинение с 32,1 до 59,3%, а твердость по Виккерсу с 35,4 до 57,7 HV. Кроме того, наблюдается выравнивание параметров структуры и механических свойств меди по сечению слитка.

3. В ходе лабораторного эксперимента установлены параметры вибрации (v = 25 Гц, А = 0,4 мм), позволяющие устранить зону столбчатых кристаллов в структуре литой бронзы БрКд1. При этом средняя площадь сечения зерна в структуре слитка бронзы БрКд1 диаметром 40 мм без наложения вибрации составляет 5,97 мм2, а с вибрационной обработкой -0,6 мм , средний размер дендритной ячейки равен 6,93 и 1,68 мкм соответственно.

4. Микрорентгеноспектральный анализ с помощью микроанализатора «САМЕВАХ» показал, что при вибрационной обработке с частотой v = 25 Гц и амплитудой А = 0,4 мм подавляется разделительная диффузия кадмия и тем самым снижается внутридендритная микроликвация в слитках БрКд1. Химический анализ промышленных слитков бронзы БрКд1 диаметром 192 мм, полученных полунепрерывным литьем, свидетельствует о том, что при вибрационной обработке снижается обратная ликвация кадмия. Установлено, что при наложении вибрации с частотой v = 25 Гц и амплитудой А = 0,4 мм коэффициент ликвации кадмия к изменяется по сечению слитка от 0,91 до 1,65, а в контрольном слитке, отлитом без вибрации — от 1 до 1,19.

5. Промышленными экспериментами установлено, что формирование твердой корочки в слитке при непрерывном литье кадмиевой бронзы начинается не с мениска расплава в кристаллизаторе, а на глубине 20 мм с существованием зоны плотного контакта жидкого металла со стенкой кристаллизатора. Применение вибрации с частотой v = 25 Гц и амплитудой А = 0,4 мм при полунепрерывном литье слитков из бронзы БрКд1 диаметром 192 мм способствует уменьшению глубины лунки жидкого металла до 150 мм, в то время как без вибрации она составляет 200 мм.

6. Результаты металлографического анализа промышленных слитков показали, что при вибрационной обработке измельчается макро- и микроструктура бронзы БрКд1. Показано, что при вибрации с частотой v = 25 Гц и амплитудой А = 0,4 мм средняя площадь сечения зерна в структуре бронзы БрКд1 составляет 0,6 мм2, а средний размер дендритной ячейки 36 мкм, тогда как в слитках, полученных без вибрации эти показатели составляют 2 мм и 47 мкм соответственно. При этом применение вибрации кристаллизатора в процессе полунепрерывного литья кадмиевой бронзы БрКд1 позволяет получать слитки с равномерными структурой и свойствами по их сечению.

7. Результаты промышленных экспериментов показали, что при вибрационной обработке бронзы БрКд1 с частотой v = 25 Гц и амплитудой

А = 0,4 мм практически полностью устраняются все поверхностные дефекты - складчатость, поперечные трещины, надрывы и поверхность становится гладкой, что позволяет повысить технологический выход годного на 5 - 10 % за счет исключения из технологического процесса операции обточки слитков перед обработкой давлением.

8. Полученные экспериментальные данные положены в основу разработки технологического регламента полунепрерывного литья меди и бронзы с применением вибрационной обработки расплава в процессе кристаллизации. Параметры вибрационной обработки меди следующие: частота v = 18 - 19 Гц, амплитуда А = 1,4 - 1,6 мм, а кадмиевой бронзы -частота v = 24 - 26 Гц, амплитуда А = 0,3 - 0,5 мм. Установлено, что применение данной технологии существенно повышает качество получаемых слитков за счет снижения брака по горячим трещинам, ликвации и поверхностным дефектам. Технология прошла промышленные испытания на ОАО «Ревдинский завод по обработке цветных металлов» и рекомендована к внедрению на ряде заводов по обработке цветных металлов.

1. Тихонов Б.С. Тяжелые цветные металлы и сплавы Текст. / М.: ЦНИИЭИцветмет, 1999. - 386, 1. е.: - (Справочник: в 2 ч. / Б.С. Тихонов; ч. 1). — 2500 экз.

2. Ефимов В.А. Специальные способы литья Текст. / В.А. Ефимов, Г.А. Анисович, В.Н. Бабич; под общ. ред. В.А. Ефимова. М.: Машиностроение, 1991.-734 с,: ил.; - 17000 экз. - ISBN 5-217-01120-3

3. Осинцев О.Е. Медь и медные сплавы Текст. Отечетвенные изарубежные марки (Справочник) / О.Е. Осинцев, В.Н. Федоров М.: Машиностроение, 2004. 336 с. ил. 2000 экз. ISBN 5-217-03220-0 .3

4. Смирягин А.П. Промышленные цветные металлы и сплавы Текст. /

5. A.П. Смирягин, Н.А. Смирягина, А.В. Белов М.: Металлургия, 1970. 364 е.: ил.; 4700 экз.

6. Рутес B.C. Теория непрерывной разливки Текст. / B.C. Рутес,

7. B.И. Аскольдов, Д.П. Евтеев М.: Металлургия, 1971. 295 е.: ил.; 3000 экз.

8. Гуляев Б.Б. Современное состояние изучения процессов затвердевания металлов. В кн.: Труды второго совещания по теории литейных процессов. - М.: Машгиз, 1976. - с. 5-32.

9. Ливанов В.А. Металлургические основы непрерывного литья. В кн.: Труды технологической конференции. -М.: Оборонгиз, 1945. с 5-7.

10. Неймарк В.Е. Модифицированный стальной слиток. М. Металлургия; 1977. - 200 с.

11. Ефимов В.А. Разливка и кристаллизация стали. М.: Металлургия, 1976.-552 с.

12. Мадянов A.M. Суспензионная разливка. М.: Металлургия; 1969.185 с.

13. Нехендзи Ю.А. Стальное литье. М.: Металлургиздат, 1948. - 767 с.

14. Добаткин В.И. Непрерывное литье и литейные свойства алюминиевых сплавов. — М.: Оборонгиз, 1948. 153 с.

15. Гуляев Б.Б. Затвердевание и неоднородность стали. М.: Металлургиздат, 1960. - 228 с.

16. Хворинов Н.И. Кристаллизация и неоднородность стали. М., Машгиз, 1958. 392 с.

17. Флеминге М. Процессы затвердевания. М.: Мир, 1977. - 423 с.

18. Вейник А.И. Теплообмен между слитком и изложницей. М.: Металлургиздат, 1959.-357с.

19. Милиции К.Н. Общие вопросы кристаллизации и затвердевания отливок. В кн.: Затвердевание металлов. - М.: Машгиз, 1958. - с. 314-327.

20. Wallce Jrain Refenement, Zeneral Reriew Hjornal of Metals, 1963. P. 372-376.

21. Горшков И.В. Литье слитков цветных металлов и сплавов. М.: Металлургиздат, 1952. - 416 с.

22. Художник О.А., Титова А.Г., Ганабных A.M. Влияние конструкции кристаллизатора на качество цилиндрических слитков меди // Цветные металлы, 1974. №5. - с. 64.

23. Styles G. // Advanies Phys, 1967. V. 16. - P. 275-283.

24. Титова А.Г., Поручиков Ю.П. Структура и свойства сплавов, выплавленных в индукционных печах с каналами разных конструкций // Цветные металлы, 1978. №4. - с. 60-61.

25. Милиции К.Н. Плавка и литье цветных металлов и сплавов. М.: Металлургиздат, 1956.-662 с.

26. Hurtuk D.J., Travares A.A. The effech solidification structure // Trans. Amer. Foundrymens Soc. Vol. 83. - Des Plaines, III, 1975. - P. 423-428.

27. Чернов Д.К. Наука о металлах: Сб. трудов под ред. Н.Г. Рубцова. -М.: Металлургиздат, 1950. 564 с.

28. Баландин Г.Ф. Основы теории формирования отливок. М.: Машиностроение, 1979. - 336 с.

29. Кац A.M. Шадек Е.Г. Теплофизические основы непрерывного литья слитков цветных металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1983. - 208 с.

30. Uran S.Z., Flemings М.С., Tayler H.F. High Strength Cast Steel Structure and Microporosity Effect on Mechanical Properties // AFS Transactions, 1960.-Vol. 68.-P. 347.

31. Ефимов B.A. Влияние модифицирования комплексными сплавами на структуру и свойства стали 9Х2МФ. В кн.: Проблемы стального слитка. -М.: Металлургия, 1978. - №7. - с. 172-174.

32. Jovic L., Spasgevic D., Stefanovic V. Study of metal processes in semicontinuous casting of metal: Seminar on Techological Processes and Equipment. — Beograd, Dec. 1978.

33. Ефимов B.A. Эльдарханов A.C. Технологии современной металлургии. -M.: Новые технологии, 2004. 782 с. ил.

34. Пилющенко B.JI. Использование методов внешних воздействий для предотвращения дефектов микроструктуры в слитках и непрерывных заготовках Текст.: бюллетень НТИ / B.JI. Пилющенко, А.Н. Смирнов, С.В. Пильчук; 1992. № 5 - 2000 экз.

35. Ефимов В.А. Современные технологии разливки и кристаллизации сплавов Текст. / В.А. Ефимов, А.С. Эльдарханов. М.: Машиностроение, 1998.-360 е.: ил.; 1000 экз.

36. Ефимов В.А. Физические методы воздействия на процессы затвердевания сплавов Текст. / В.А. Ефимов, А.С. Эльдарханов. М.: Металлургия, 1995. - 272 е.: ил.; 1500 экз.

37. Нурадинов А.С. Влияние температурных полей в затвердевающейотливке на формирование ее структуры Текст.: Сталь / А.С. Нурадинов, В.А. Ефимов, А.С. Эльдарханов, Е.Д. Таранов; 2002. №2 - 80 с. - 1000 экз.

38. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление Текст.: Справочное пособие / С.С. Кутателадзе. М.: Энергоатомиздат, 1990. 223 е.: ил.; 2800 экз.

39. Скворцов А.А. Влияние внешних воздействий на процессы формирования слитков и заготовок Текст. / А.А. Скворцов, А.Д. Акименко, В.А. Ульянов. -М.: Металлургия, 1991. 160 е.: ил.; 1500 экз.

40. Эльдарханов А.С., Акаев А.А., Мусаев У.О. Механизм влияния упругих колебаний на формирование кристаллической структуры. Грозный: ГНИ, 1987, 54 с

41. Ефимов В.А. Об эффективности применения дисперсных инокуляторов при разливке стали на МНЛЗ в сортовые заготовки. Киев: Изд. ИПЛ АН УССР, 1975.-е. 102-107.

42. Кириевский Б.А. Особенности кристаллизации при суспензионном литье. В кн.: Теплофизика стального слитка. - Киев: Изд. ИПЛ АН УССР, 1980.-е. 102-103.

43. Данилов В.И. Влияние растворимых примесей на зарождение центров кристаллизации в переохлажденных жидкостях Текст.: Проблемы металловедения и физики металлов / В.И. Данилов, О.С. Каменецкая; 1951. -180 с.-4000 экз.

44. Затуловский С.С. К вопросу о повышении однородности металла путем введения в расплав дисперсных частиц Текст.: Повышение долговечности литых металлов / С.С. Затуловский, В.П. Абрамова, Г.А. Куц -Киев ИПЛ АН УССР; 1969. 152 с. 2000 экз.

45. Медовар Б.И. Теплофизические основы ввода макрохолодильников в слиток Текст.: Б.И. Медовар Киев: Наукова думка; 1979. - 185 с. -3000 экз. ].

46. Затуловский С.С. Теория и технология суспензионной разливки сплавов Текст.: / С.С. Затуловский, Киев: Знание; 1979. 24 с. - 1000 экз.

47. Мадянов A.M. Затвердевание и новые способы разливки стали. М.: Металлургиздат, 1962. - 110 с.

48. Затуловский С.С., Абрамов В.П., Куц Г.А. Об эффективности и перспективах применения железного порошка для улучшения качества стали // Порошковая металлургия, 1970. №5. - с. 15-19.

49. Кириевский В.А., Герштейн Г.И., Черкасский В.И. Исследоваие закономерностей процесса кристаллизации расплава при суспензионной заливке. Киев: Изд. ИПЛ АН УССР, 1981. - 23 с.

50. Точки К. Течение жидкости в области фронта затвердевания и ликвации при перемешивании Текст. Т. 68 / К. Точки, X. Томоно, К. Ода, С. Ямалака; № 12. 1982. 214 с. 7000 экз.

51. Ефименко С.П. Пульсационное перемешивание металлургических расплавов Текст. / С.П. Ефименко, В.Л. Пилющенко, А.Н. Смирнов М.: Металлургия, 1989. - 200 с,: ил.; - 1000 экз.

52. Гарден П. Влияние электромагнитного торможения на поток расплавленной стали и поведение включений в кристаллизаторе непрерывной разливки Текст. / П. Гарден, Ж.-М. Гальпен, М.-К. Ренье, Ж.-П. Радо -Саласпилс, 1996. 546 с,: ил.; - 4000 экз.

53. Kariya К. Development of flow kontrol mold for high speed stirring using static magnetic filds 94-th Steelmaking conference proceedings. Text. / K. Kariya, Y. Kitano, M. Kuga, A. Idogawa, K. Sorimachi Vol. 3. 1994. 450 p.

54. Самойлович Ю.А. Кристаллизация слитка в электромагнитном поле. Текст. / Ю.А. Самойлович М.: Металлургия, 1986. 240.: ил.; - 3300 экз.

55. Повх Т.Л. Магнитная гидродинамика в металлургии Текст. / Т. Л. Повх А.Б. Капуста, Б.В. Генкин М.: Металлургия, 1986. - 168 с,: ил.; - 3300 экз.

56. KogitaM. Electromagnetic Stirring Technique in the Mold for Slab Caster 92-th Steelmaking conference proceedings. Text. / M. Kogita, Y. Kaihara, H. Fukomoto, M. Kamira, K. Ebato, T. Saito Vol. 3. 1992. 430 p.

57. Акименко А.Д. Непрерывное литье во вращающемся магнитном поле Текст. / А.Д. Акименко, Л.П. Орлов, А.А. Скворцов, Л.Б. Шендеров -М.: Металлургия, 1971. 178 е.: ил.; 4500 экз.

58. Gass R.T. Use of electromagnetic stirring during slab casting for hot rolled tubular products 91-th Steelmaking conference proceedings. Text. / R.T. Gass, T.T. Jackson-Vol. 3. 1991. 630 p.

59. Зебзеев Ф.Д. Особенности кристаллизации квадратного непрерывного слитка при электромагнитном перемешивании. Текст. Проблемы стального слитка / Ф.Д. Зебзеев, В.Е. Гирский, В.М. Федотов М.: Металлургия, 1974.- 830 е.: ил.; 2000 экз.

60. Балахонцев Г.Г. Непрерывное литье алюминиевых сплавов в электромагнитном кристаллизаторе. Текст. Специальные способы литья / Г.Г. Балахонцев, Б.Т. Бондарев, З.Н. Гецелев; под общ. ред. В.А. Ефимова. М.: Машиностроение, 1991. 920 е.: ил.; 1500 экз.

61. Видов С.В. Кристаллизация расплава при воздействии внешних магнитных полей Текст. Процессы литья / С.В. Видов, В.Ф. Зверев, А.А. Лепешкин 1992. № 1. 136 е.: ил.; 5000 экз.

62. Вершакова Е.А. К вопросу возникновения отрицательной сегрегации перед фронтом кристаллизации при магнитном перемешивании расплава Текст. Процессы литья / Е.А. Вершакова, А.А. Мочалов, В.А. Ефимов 1993. № 3 - 220 с. 5000 экз.

63. Шкляр B.C. Влияние электрического поля на вязкость и жидкотекучесть расплава Текст. Литейное производство. / B.C. Шкляр -1989. № 3. 120 е.: ил.; 5000 экз. ISSN 1684-1085

64. Горшков А.А., Вагин В.В. Влияние встряхивания и вибрации на литейные и механические свойства алюминиевых сплавов Сб. «Вопросы теории и практики литейного производства». Труды УПИ. Вып. 60. М., Машгиз, I960.,

65. Смирнов Н.И., Королев К.М., Применение вибрации при литье в кокиль. «Авиапромышленность», 1938, №4.

66. Weber I.A., Rearwin E.W. Sound waves improve diecasting quality. -«Foundry», February, 1961.

67. Романов А.А. Литье в вибрирующие формы. М., Машгиз, 1959.

68. Gittus J. The inculationof solidifying iron and steel castings by means of vibration. «Journal of Iron and Steel Institute», June, 1959.

69. Горев К.В., Краевой В.И. Исследование влияния вибраций на структуру магниевого чугуна. Сб. научных трудов. Изд-во АН БССР, 1961.

70. Половинкин П.И. Влияние вибрации во время затвердевания отливки на свойства ее. Сб. «Рациональные технологические процессы литья». Труды МВТУ им. Баумана. Вып. 8. М., Машгиз, 1950.

71. Уолкер Д.Л. Структура слитков и отливок. // Жидкие металлы и их затвердевание. -М.: Металлургиздат, 1962, с.

72. Freedman A.N., Wallace J.F. Vibrationg Strength in to metals. -«Modern Castings», v. 31, 1957, №4.

73. Сутырин Г.В. Исследование механизма воздействия низкочастотной вибрации на кристаллизацию сварочной ванны. //Автоматическая сварка. 1975, №5, С. 7-10.

74. Schmid G., Roll A. Die Wirkung intensiven Schalles auf Metallschmelzen. II. Die Bedeutung der Ferquens und Intensiwetat des Schalles fur die Kornverfeinerung. «Zeitschrift fur Electrochemic», Bd. 45, 1939, №10

75. Руссо B.JI. Влияние вибрации на кристаллизацию металла в сварном шве. «Судостроение», 1958, №4.

76. Баландин Г.Ф. Формирование кристаллического строения отливок. -М.: Машиностроение, 1973, 287 с.

77. Затвердевание металлов. Оно А. Токио, 1976. Пер. с англ. М., «Металлургия», 1980. 1952. 152 с. с ил.

78. Говорков В.М., Шабалин К.Н. Влияние вибрации на кристаллизацию металлов. Т. 24. Вып. 1. ЖТФ, 1954.,

79. Новиков И.И., Корольков ГЛ., Семенов А.Е. Применение вибрации при кристаллизации для устранения горячих усадочных трещин. // Литейное производство, 1959, № 2, С. 42.

80. И.А. Чернышов, О режиме вибрации сплавов при затвердевании, «Литейное производство», 1953, №10.

81. Половинкин П.И. Влияние вибрации во время затвердевания отливки на свойства ее. Сб. «Рациональные технологические процессы литья». Труды МВТУ им. Баумана. Вып. 8. М., Машгиз, 1950.,

82. Скобло С.Я., Донцов П.М. Механизм образования конуса осаждения в слитке. «Сталь», 1951, №6.,

83. Леонтьев В.И. О механизме влияния низкочастотной вибрации изложницы на кристаллизацию слитка. Сб. «Проблемы металловедения и физики металлов». Труды ЦНИИЧМ. Вып. 4. ГОНТИ, 1955.

84. Мысик, Р.К. Исследование влияния некоторых технологических факторов на формирование и свойства слитков из медных сплавов: дис.канд. техн. наук: 05.16.04/ Мысик Раиса Константиновна. Свердловск, 1976. -200с.

85. Смирягин, А. П. Промышленные цветные металлы и сплавы / А. П. Смирягин, Н. А. Смирягина, А. В. Белова. М.: Металлургия, 1974 - 354 с.

86. Гаген-Торн, К. В. Влияние примесей на свойства нелегированной меди / К. В. Гаген-Торн. М.: Цветметинформация, 1979. - 29 с.

87. Машиностроение. Энциклопедия. Цветные металлы и сплавы. Композиционные металлические материалы. TII-3 / Под общ. ред. И. Н. Фридлянедера. М.: Машиностроение, 2001. — 880 с.

88. Николаев, А. К. Низколегированные медные сплавы. Особенности составов и технологии производства / А. К. Николаев // Цветные металлы. -2001.-№5,-С. 84-88.

89. Николаев, А.К. Влияние примесей на температуру рекристаллизации меди/А. К. Николаев, И. Ф. Пружинин, В. М. Розенберг // Цветные металлы. 1976. - №2. - С. 75-77.

90. Дубинин, Г. М. Конструкционные проводниковые материалы / Г. М. Дубинин, Ю. С. Аврамов М.: Машиностроение, 1973. - 296 с.

91. Захаров, А. М. Промышленные сплавы цветных металлов. Фазовый состав и структурные составляющие / А. М. Захаров.-М.: Металлургия, 1980.-256 с.

92. Massalski, Т. В. Binary Alloy Phase Diagrams / Т. В. Masalski. Ohio: Metals Park, 1987. - 2224 p.

93. Мысик, Р.К. Исследование закономерностей и разработка экологически чистых технологий непрерывной разливки меди: дис.докт. техн. наук: 05.16.04/ Мысик Раиса Константиновна. Свердловск, 1991. -497с.

94. Литье и обработка бронз со специальными свойствами / Р.К. Мысик, Ю.Н. Логинов, А.В. Сулицин. Екатеринбург: УГТУ УПИ, 2008. 312 с.

95. Градусов, П. И. Обследование сплава меди с присадкой кадмия / П. И. Градусов // Металлург. 1932. - №9. - С. 79-83

96. Бахтиаров, Р. А. Влияние высоты кристаллизатора на предельные скорости непрерывного литья слитков из сплавов на медной основе / Р. А. Бахтиаров, Г. Н. Покровская, Т. М. Краева // Цветные металлы. 1973. - №1. -С. 56-57.

97. Сулицин, А.В. Непрерывное горизонтальное литье заготовок малого сечения из медных сплавов, содержащих легкоокисляемые компоненты: дис.канд. техн. наук: 05.16.04/ Сулицин Андрей Владимирович. -Екатеринбург, 2006. 156с.

98. Brandstatter, W. Beitrag zur oberflachenausbildung beim diskontinuerlichen stranggub von CuCd draht bassen und ihr einflob beim warmwalzen / W. Brandstatter, G. Rudolph Zurich: Metallkunde, 1969. Bd. 60. H7.P. 565-570.

99. Бахтиаров, P. А. О характере дефектов и технологических особенностях непрерывного литья кадмиевой бронзы / Р. А. Бахтиаров, Л. А. Воробьева, Г. Н. Покровская // Цветные металлы. 1973. - №11. - С. 65-67.

100. Бахтиаров, Р. А. Разработка технологии непрерывного литья слитков кадмиевой бронзы / Р. А. Бахтиаров, Г. Н. Покровская, Т. М. Краева // Цветная металлургия. 1973. - №2. - С. 41-44.,

101. ГОСТ 859-2001 Медь. Марки. Взамен ГОСТ 859-78; введ. 01.01.2002. - М.: Изд-во стандартов, 2002. - 5 с.

102. ГОСТ 1467-93 Кадмий. Технические условия. Взамен ГОСТ 1467-78; введ. 01.01.1995. -М.: Изд-во стандартов, 1995. - 6 с.

103. ГОСТ 1497-84 Металлы. Методы испытания на растяжение. -Взамен ГОСТ 1497-61; введ. 01.01.1985. М.: Изд-во стандартов, 1996. - 42 с.

104. ГОСТ 9012-86 Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Бринеллю. Взамен ГОСТ 9012-73; введ. 01.01.1987. -М.: Изд-во стандартов, 1987.- 15 с.

105. ГОСТ 2999-75 Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Виккерсу. Взамен ГОСТ 2999-59; введ. 01.01.1976. - М.: Изд-во стандартов, 1977.-8 с.

106. ГОСТ 21073.2 75 Определение величины зерна методом подсчета зерен. Цветные металлы. Методы анализа. Сборник ГОСТов. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2002

107. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. М. «Наука», 1976, 280 с.

108. Планирование промышленных экспериментов. Горский В.Г., Адлер Ю.П. М. «Металлургия», 1974, 264 с.

109. Чалмерс Б. Теория затвердевания. Перев. с англ. под ред. д.т.н. М.В. Приданцева. Изд-во «Металлургия», 1968, 288 с.

110. Бенуа Ф.Ф., Вологдин И.В., Катлер А.И. Исследование влияния вибрации на процесс кристаллизации и структуру наплавленного металла при ванно-шлаковой сварке. // Сварочное производство, 1958, № 5, С. 1-5.

111. Seeman H.J., Pretor K.G. Einfluse einer Schwingung-sbekand-lung auf das gefuge fon Alsi 12. Zeitschrift fur Metallkunde. 1956, N 5. Bd. 57. S. 347-349.

112. Штеренлихт Д.В. Гидравлика: Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. М.: КолосС, 2004. - 656 е.: ил.

113. Stokes G.G. On the effect of internal friction of fluids on the motion of pendulums // Trans. Cambr. Phyl. 1851. Vol. IX, No. 8. - P. 8. - 106; Math, and Phys. Papers. - 1901. - Vol. III.

114. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя, перев. с немецкого, Главная редакция физико-математической литературы издательства «Наука», Москва, 1974.

115. Блехман И.И. Вибрационная механика. М.: Физматлит, 1994.400 с.

116. Чурсин В.М. Плавка медных сплавов. М., «Металлургия», 1982.152 с.

117. Рыжиков, А.А. Теоретические основы литейного производства / А.А. Рыжиков. Свердловск: Машгиз, 1953. 287 с.

118. Кац A.M., Лазарев В.В., Курилович З.И. и др. Плавка и литье цветных металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1975, №45, с. 13.

119. Скучилов А.И., Кофман Л.М. О влиянии интенсивности охлаждения на затвердевание поверхностного слоя слитка. — В сб.: Вопросы металловедения и технологии легких и жаропрочных сплавов. Б.М., 1980, С. 66.