¹ООО «Научно-производственный центр магнитной гидродинамики», Красноярск, Россия ; ²ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет», Красноярск, Россия:

В. Н. Тимофеев, директор¹, заведующий кафедрой «Электротехнологии и электротехники»²

ООО «Научно-производственный центр магнитной гидродинамики», Красноярск, Россия:
Г. П. Усынина, главный материаловед
М. М. Мотков, начальник отдела непрерывного литья и пластической деформации
И. С. Гудков, ведущий специалист отдела токов высокой частоты, эл. почта: rdohead@mail.ru

Образцы, полученные по разработанной технологии непрерывного литья круглых слитков малого сечения, отличаются чистотой и дисперсностью структуры. В данной работе представлена схема производства заклепочной проволоки из алюминиевого сплава В65 с использованием литой длинномерной заготовки диаметром 9 мм, полученной методом электромагнитной кристаллизации (ЭМК). При воздействии на расплав высокочастотного электромагнитного поля в структуре полученных слитков отсутствуют шлаковые включения, оксидные плены и другие литейные дефекты, свойственные традиционному литью; обеспечивается получение дисперсной структуры с размером дендритной ячейки ~3–6 мкм, который характерен для гранулируемых алюминиевых сплавов, полученных со скоростями охлаждения 103–104 ^oC/с. Показано влияние на структуру металла обработки исходной чушки методом литья в ЭМК. При сопоставлении с существующим классическим методом производства заклепочной проволоки из прессованной заготовки установлено, что новая технология литья в ЭМК позволяет повысить выход годного за счет получения проволоки без дефектов литейного и прессового происхождения, сократить энерго- и трудозатраты, увеличить производительность в результате уменьшения числа промежуточных отжигов при волочении проволоки. Показано влияние на структуру металла различных маршрутов волочения заготовки, полученной в ЭМК. Приведены результаты исследования проволоки, полученной из гомогенезированной и негомогенизированной заготовок, исследовано влияние суммарной степени холодной деформации на размерз ерна и механические свойства проволоки по новой технологии. Проведены промышленные испытания проволоки и выбран оптимальный технологический вариант, обеспечивающий получение требуемых показателей качества у заклепок авиационного назначения.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, Правительства Красноярского края, Красноярского краевого фонда науки и ООО «Научно-производственный центр Магнитной Гидро динамики» в рамках научного проекта «Исследование динамических характеристик турбулентных течений расплава при электромагнитной кристаллизации и влияния ее на структуру и свойства непрерывнолитых заготовок малого сечения из новых алюминиевых сплавов для производства тонкой проволоки авиационно-космического назначения.

1. Шилова Е. И. Алюминиевый сплав В65 для заклепок // Алюминиевые и магниевые сплавы. — М. : Оборонгиз, 1959. С. 113–143.
2. Авдулов А. А., Усынина Г. П., Сергеев Н. В., Гудков И. С. Отличительные особенности структуры и свойств длинномерных слитков малого сечения из алюминиевых сплавов, отлитых в электромагнитный кристаллизатор // Цветные металлы. 2017. № 7. С. 73–77. DOI: 10.17580/tsm.2017.07.12
3. Арчакова З. Н. и др. Структура и свойства полуфабрикатов из алюминиевых сплавов : справ., 2-е изд., перераб. и доп. — М. : Металлургия, 1984. — 408 с.
4. Телешов В. В., Захаров В. В. и др. Структура и свойства заклепочной проволоки из сплава В65 в зависимости от химического состава сплава и технологии изготовления // Технология легких сплавов. 2008. № 1. С. 25–30.
5. Лопатина Е. С., Ворошилов Д. С., Запорожец О. А. Исследование технологических параметров получения слитков из сплава 01417 в электромагнитном кристаллизаторе // Молодежь и наука : сб. матер. VI Всерос. науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. — Красноярск : Сибирский федеральный ун-т, 2011. С. 31–35.
6. Бааке Э. и др. МГД-технологии в металлургии. Интенсивный курс. Специализация IV. — СПб. : СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2013. — 250 с.
7. Гецелев З. Н. и др. Непрерывное литье в электромагнитный кристаллизатор. — М. : Металлургия, 1983. — 152 с.
8. Первухин М. В., Хацаюк М. Ю., Минаков А. В. Численное моделирование динамики свободной поверхности и кристаллизации расплава в электромагнитном кристаллизаторе // Индукционный нагрев. 2014. № 1 (27). С. 37–42.
9. Masahiro Tani, Masafumi Zeze, Takehiko Toh, Keiji Tsunenari. Electromagnetic Casting Technique for Slab Casting // Nippon steel technical report. August 2013. No. 104. P. 56–61.
10. ГОСТ 9012–59. Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю (с Изменениями № 1, 2, 3, 4, 5). — Введ. 01.01.1960.
11. ГОСТ 4784–97. Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки (с Изменениями N 1, 2, 3, с Поправками). — Введ. 01.07.2000.
12. Hai Hao, Xingguo Zhang, Shan Yao. Improvement of Casting Speed and Billet Quality of Direct Chill Cast Aluminum Wrought Alloy with Combination of Slit Mold and Electromagnetic Coil / Materials Transactions. 2007. Vol. 48, No. 8. P. 2194–2201.
13. Grandfield J. F., Davidson C. J., Taylor J. A. Light Metals / ed. by J. L. Anjier 2001. Warrendal, 2001. P. 911–916.
14. Evans J. W. The use of electromagnetic casting for AI alloys and other metals // JOM. 1995. Vol. 47, Iss. 5. Р. 38–41.
15. Yu-bo Zuo, Jian-zhong Cui, Dan Mou, Qing-feng Zhu, Xiang-jie Wang, Lei Li. Effect of electromagnetic field on microstructure and macrosegregation of flat ingot of 2524 aluminium alloy // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014. Vol. 2. P. 32–134.
16. Первухин М. В., Сергеев Н. В. Расчет параметров электромагнитного кристаллизатора, обеспечивающих устойчивое формирование слитка в магнитном поле // Вестник Самарcкого гос. техн. ун-та. Сер. Технические науки. 2010. № 2 (26). С. 153–161.
17. Первухин М. В., Фигуровский Д. К., Романова Е. В. Формирование структуры сплава на основе системы Аl – Се при кристаллизации под действием электромагнитного поля // Технология легких сплавов. 2010. № 2. С. 71–76.
18. ГОСТ 21073.1–75. Металлы цветные. Определение величины зерна методом сравнения со шкалой микроструктур (с Изменением № 1). — Введ. 01.07.1976.
19. ГОСТ 1 34076–85. Заклепки с плоско-скругленной головкой. — Введ. 01.07.1986.
20. ГОСТ 14838–78. Проволока из алюминия и алюминиевых сплавов для холодной высадки. Технические условия (с Изменениями № 1, 2, 3, 4). — Введ. 01.01.1979.