За останні десятиліття різні способи зовнішніх динамічних впливів (електромагнітне та пульсаційне перемішування, ультразвук, вібрація, електрогідроімпульсна обробка та ін.) на затвердіваючі виливки і безперервно литі заготовки пройшли численні дослідні випробування, за допомогою яких накопичено чимало експериментального матеріалу.

Проте, через відсутність фундаментальних досліджень широкого застосування вони не знайшли. Тому нами були проведені дослідження щодо впливу вібрації на формування безперервно литої заготовки, з урахуванням її впливу на гідродинаміку і теплофізикутверднучої заготовки.

Основна мета віброімпульсної обробки спрямована на зниження кристалічної і хімічної неоднорідностейтвердіючих сплавів і збільшення виходу придатного продукту.

Вібрація обламує кристали на кордоні затвердіння, вирівнює нерівномірність фронту кристалізації, що може виключити утворення «містків» і за рахунок осідання уламків зменшити глибину лунки рідкого металу.

В даній роботі дослідження проводилися на фізичній моделі, яка імітує машину безперервного лиття заготовок.

Місцем підведення віброімпульсу була обрана середня зона безперервно литої заготовки (зона циркуляційного руху розплаву). У цій зоні створюються умови, що сприяють ефективному впливу вібрації на формування безперервно литої заготовки.

Дослідження показали наступні переваги газоімпульсної обробки:

а) силовий вплив віброімпульсу на фронт кристалізації призводить до зламу дендритів і їх осідання на дно. Товщина кірки металу зі збільшенням частоти вібрації поступово зменшується (рис.1.1);

б) в макроструктурі дослідної заготовки замість великих стовпчастих дендритів, характерних для контрольної заготовки, розвиваються рівновіснідендрити глобулярної форми з довжиною осей дендритів в 5…20 разів меншою, ніж у контрольного зразка;

в) знижується кількість дефектів макроструктури, осьова зона не має різко вираженої рихлості та великих пор і суттєво збільшується щільність кристалічної структури.

I – зона кристалізатора; II – зона вторинного охолодження;

1 – без вібрації; 2 – частота вібрації 60 Гц; 3 – 80 Гц

Рисунок 1.1 – Вплив частоти вібрації на динаміку росту кірки заготовки при постійній амплітуді (А = 1,5 мм)

Вплив параметрів вібрації на процес формування безперервнолитої заготовки дещо різний: величина амплітуди вібрації сприяє, в основному, процесу обламування вершин дендритів уздовж фронту кристалізації, в той час як частота вібрації –сприяє зародженню кристалів в обсязі рідкої частини заготовки. Збільшення обох параметрів вібрації до певної межі (в умовах наших експериментів вони мали значення А = 1,5 мм; ω = 80 Гц) забезпечує максимальну ефективність її впливу на процес формування безперервнолитої заготовки.

Можна вважати, що перенесення результатів моделювання на реальні об'єкти (з перерахунком даних в оптимальному варіанті) сприятиме отриманню заготовки з мінімальними макродефектами,і процеси кристалізації та структуроутворення реальної безперервно литої заготовки будуть відбуватися за аналогією з процесами формування модельних зливків.