Современные способы получения литой заготовки с максимальным измельчением кристаллической структуры предусматривают применение различных видов внешних воздействий на жидкий и кристаллизующийся металл. Внешние воздействия в зависимости от вида энергии можно разделить на следующие группы: тепловые, барометрические, электромагнитные, гравитационные, механические, высокоэнергетические и др.

С точки зрения эффективности и экономичности процесса управления структурой и свойствами формирующейся отливки представляет интерес использование регулируемого теплоотвода и виброобработки, которые оказывают существенное влияние на процессы кристаллизации. Реализация этого способа воздействия связана с трудностями при получении отливок в легкоразрушаемых песчано-глинистых формах.

В настоящей работе для измельчения структуры отливки использовали вибрирующий кристаллизатор, генерирующий кристаллы. В качестве материала формы использовали теплоизоляционный материал вологран, который разработан в Физико-технологическим институте металлов и сплавов НАН Украины. Его теплопроводность 0,16 ккал/ м∙ч∙^оС, что в 4 раза ниже теплопроводности сухой песчано-глинистой смеси (0,65 ккал/м∙ч∙^оС). Полость формы выполнена в виде усеченного конуса с диаметром оснований  70 и 60 мм и высотой 70 мм. Толщина стенок формы 25 мм. Вес образца из алюминия А7 (ДСТУ 11069-2003) составляет ~500 г. Для проведения экспериментов в форму устанавливали две термопары по оси конуса: на расстоянии 35 мм от дна и на глубину 10…12 мм от зеркала жидкого металла.

В нагретую до 760 ^оС форму заливали алюминий с такой же температурой и выключали печь. Затвердевание металла в форме происходило вместе с печью.

При понижении температуры металла до 670 ^оС в расплав на глубину 10…12 мм вводили кристаллизатор. Во втором эксперименте в тех же условиях вводили кристаллизатор, вибрирующий с частотой 50 Гц  и амплитудой 0,5 мм.

Анализ результатов свидетельствует, что при обработке затвердевающего металла с использованием вибрирующего кристаллизатора средние размеры макрозерна в верхней, средней и нижней части образца уменьшаются в 1,6; 16 и 6 раз соответственно, максимальные размеры зерна – в 1,5; 20,4 и 7,9, а минимальные размеры также уменьшаются в 1,3; 5,7 и в 5 раз соответственно.

По данным термометрирования время затвердевания образца при обработке вибрирующим кристаллизатором сокращается более чем в 2 раза. Таким образом, использование вибрирующего кристаллизатора эффективно при получении мелкокристаллической структуры в формах с низкой теплопроводностью.