Сибирский федеральный университет

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2023

Идентификатор DOI: 10.24412/0321-4664-2023-4-66-72

Ключевые слова: remelting, chips compaction, aluminum, aluminum alloys, specific energy costs, solid-phase processing, liquid-phase processing, переплав, уплотнение стружки, алюминий, алюминиевые сплавы, удельные энергетические затраты, твердофазная обработка, жидкофазная обработка

Аннотация: Отмечено, что при изготовлении деталей в машиностроении большой объем металла попадает в стружку, которую необходимо утилизировать, для чего в мире разрабатываются специальные методы. В работе определены энергетические затраты при использовании двух вариантов переработки стружки из алюминия и его сплавов. Первый вариант связан с использованием традиционной технологии переплава - это затраты энергии на нагрев металла в твердой фазе, на фазовый переход и на перегрев для осуществления литейных операций. Второй вариант основан на твердофазном компактировании стружки и последующей обработке давлением брикета. Рассчитаны удельная энергия для нагрева металла до температуры плавления, удельная энергия для осуществления фазового перехода «твердое состояние - жидкое состояние» и удельная энергия, необходимая на перегрев расплава до температуры разливки металла, выполнено сравнение с известными из практики значениями. Приведены справочные данные, позволяющие откорректировать расчеты применительно к алюминиевым сплавам серий от 1000 до 7000. С помощью преобразований известных из физики соотношений получена формула для оценки энергии на уплотнение стружки. Этот процесс позволяет сообщить металлу форму, пригодную для последующей обработки давлением. Расчет показал, что эта энергия может составлять лишь 2-4 % от затрат на традиционный процесс. Сделан вывод о высокой эффективности именно второго технологического подхода. Отмечено, что в связи с попаданием оксидов алюминия внутрь заготовок, конечные свойства металла могут изменяться. По существу, этот материал представляет собой композит, упрочненный твердыми частицами, что позволяет повысить прочностные свойства изделия. It has been noted that during the manufacture of parts by means of mechanical engineering, a large volume of metal ends up in chips to be disposed, for which special methods are being developed around the world. The purpose of the work is to determine energy costs when using two options for processing chips from aluminum and its alloys. The first option is associated with the use of traditional remelting technology. It means energy costs, i.e. costs of heating the metal in the solid phase, the costs of phase transformation and the costs of overheating for foundry operations. The second option is based on the compacting chips in solid-phase and the subsequent pressure treatment of the briquette. The specific energy for heating the metal to the melting temperature, the specific energy for the implementation of the «solid state - liquid state» phase transformation and the specific energy required to overheat the melt to the metal casting temperature have been calculated and compared with values known from the practice. Reference data is provided allowing one to correct the calculations as applied to 1XXX-7XXX aluminum alloys. Using transformations of relationships known from physics, the authors derived a formula for estimating the energy required for chip compaction. This process allows the metal to be given a shape suitable for the subsequent forming. Calculations showed that this energy costs could account for only 2-4 % of the costs of the conventional process. It is concluded that just the second option is highly effective. It was noted that because of the penetration of aluminum oxides into the workpieces, the final properties of the metal could change. Essentially, this material is a composite reinforced with solid particles, which improves the strength properties of the product.

Журнал: Технология легких сплавов

Выпуск журнала: № 4

Номера страниц: 66-72

ISSN журнала: 03214664

Место издания: Москва

Издатель: Всероссийский институт легких сплавов

• Логинов Юрий Николаевич (Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения РАН)
• Загиров Николай Наильич (ФГАОУ ВО Сибирский федеральный университет)
• Иванов Евгений Владимирович (ФГАОУ ВО Сибирский федеральный университет)

• РИНЦ (eLIBRARY.RU)
• Список ВАК