Учёные НИУ «БелГУ» создали устройство для повышения качества алюминиевых сплавов

Устройство для повышения качества слитков алюминиевых сплавов разработали и запатентовали специалисты НИУ БелГУ. В результате проведённых исследований доказано, что использование устройства в ёмкости для застывания расплава существенно снижает содержание в нем окислов, шлаков и иных примесей. Как пояснил директор центра коллективного пользования «Технологии и Материалы НИУ БелГУ Дамир Тагиров, так называемое улавливающее кольцо удерживает образующиеся при литье посторонние вещества и предотвращает их попадание в готовую продукцию.

Сегодня к механическим свойствам, физическим и химическим характеристикам продуктов литейного производства предъявляются высокие требования. Учёные поясняют, что эксплуатационные параметры изделий из металлов напрямую зависят от химического состава исходных слитков сплавов.

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 НИУ «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.

- 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, - рассказал Дамир Тагиров.

По словам Дамира Вагизовича, 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.

По словам Дамира Вагизовича, 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.

В отличие от известных аналогов, разработка сотрудников Центра коллективного пользования НИУ «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.

Работы по созданию устройства для улавливания окисных, шлаковых и других включений в объеме и на поверхности алюминиевых слитков выполнены при поддержке программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».