Сьогодні для одержання виливків із частково закристалізованих алюмінієвих сплавів значного поширення набули методи формування певної порції сплаву з недендритною структурою первинної фази. Часто, порція визначеної маси сплаву з недендритною структурою використовується для одержання заготівки для наступного її використання в технологіях тиксолиття та тиксоштампування. Одним із методів одержання заготівок з недендритною структурою первинної фази із алюмінієвих сплавів є заливка ливарної форми з використанням тонкого металевого жолобу. Цей метод широко використовується в ливарному виробництві для одержання виливків та заготівок з недендритною структурою первинної фази, оскільки не потребує додаткового складного технологічного обладнання та значних енергетичних витрат. Однією із гіпотез формування структури сплаву зі сферичними частиками є утворення такої структури при інтенсивному примусовому потоці сплаву. При цьому в літературі мало інформації про однозначні оптимальні технологічні параметри цього методу, зокрема, довжини жолобу та температури заливки сплаву на жолоб. Тому, метою роботи було проведення досліджень для встановлення впливу потоку алюмінієвого сплаву АК7, який рухається по металевому жолобу на одержання виливків з недендритною структурою первинної фази та визначення оптимальних величин довжини жолобу та температури заливки сплаву на жолоб.

Як ливарну форму для проведення експериментальних досліджень вибрали сталевий кокіль з наступними геометричними розмірами, мм: верхній внутрішній діаметр – 50; нижній внутрішній діаметр – 40; глибина порожнини – 80 та товщина стінки форми – 5. Досліджуваний сплав розплавляли в чавунному тиглі печі опору, покритому всередині вогнетривкою обмазкою для попередження насичення розплаву домішками заліза. Після розплавлення сплаву, поверхню розплаву очищали від шлаку та проводили термічний аналіз металу. Результати проведеного термічного аналізу показали, що температура ліквідусу сплаву становить 600,5 °С, а температура його солідусу складає 577,5 °С. Як вхідні технологічні фактори проведення досліджень було обрано довжину жолобу та температуру заливки сплаву на жолоб. Для проведення експериментальних досліджень вибрали наступні змінні значення довжини жолобу: 100; 200; 300; 400; 500 та 550 мм. Значення температур заливки сплаву на жолоб становили: 620; 630; 650 та 680 °С. Під час проведення досліджень кут нахилу жолобу до ливарної форми становив 45°. Для проведення експериментів було виготовлено металевий жолоб з плоским дном шириною 50 мм та товщиною стінки 0,5–0,6 мм. Попередньо, перед проведенням досліджень, жолоб фарбували спеціальною протипригарною фарбою. В експериментах, для визначення та вимірювання температури досліджуваного сплаву, використовували хромель-алюмелеві термопари. Для контролю температури заливки сплаву на жолоб, термопари встановлювали та закріплювали безпосередньо на вході струменю розплаву на жолоб та на виході з нього. Для заливки розплаву на жолоб використовували заливальний ківш, в якому також попередньо встановлювали термопару для контролю температури заливки сплаву. Заливальний ківш попередньо фарбували всередині та зовні протипригарною фарбою. Із тигля печі відбирали задану порцію розплаву та при досягненні необхідної температури заливки, сплав заливали на досліджуваний металевий жолоб. З жолоба сплав стікав в дослідну ливарну форму, в якій також попередньо була розміщена та закріплена термопара. При досягненні температури сплаву в кокілі 585–580 °С, розплав гартували у воді шляхом занурювання його у водяну ванну разом з формою. Маса одержаних виливків становила 200–240 грамів. Із одержаних виливків вирізали темплети та виготовляли шліфи для проведення металографічних досліджень. Металографічні дослідження проводили на оптичному мікроскопі з використанням цифрової камери DCM130, яка виводила зображення мікроструктури сплаву на дисплей персонального комп’ютера (ноутбук Samsung). Мікроструктуру сплаву досліджували в центральній частині виливка, на відстані 0,5 радіуса від центру та в приповерхневій зоні виливка.

Після проведення експериментальних досліджень було встановлено, що використання металевого жолоба з плоским дном для заливки ливарної форми, дозволяє одержувати виливки з недендритною структурою первинної фази із алюмінієвого сплаву АК7 з розміром кристалів 30–54 мкм. В ході досліджень було визначено, що найбільш раціональними параметрами проведення експериментів є довжина жолобу 400–550 мм та температура заливки сплаву – 620 та 630 °С. Визначені раціональні технологічні параметри методу заливки дослідної форми з використанням металевого жолоба забезпечують формування недендритної структури первинної фази в центральній частині виливків. Ймовірно, що до формування виливків з недендритною структурою первинної фази приводить перемішування сплаву в потоці на жолобі з додатковим утворенням великої кількості зародків кристалізації на поверхні жолобу. Встановлено також, що зі збільшенням довжини жолобу від 100 до 550 мм та заливки сплаву на жолоб від температур 620 та 630 °С, структура твердого розчину алюмінію стає більш округлою, однорідною, а розмір кристалів первинної фази зменшується.