COMPLEX MODIFICATION OF SECONDARY SILUMINS

A. A. Mityayev, I. P. Volchok, R. A. Frolov, K. N. Loza, O. V. Hnatenko, V. V. Lukinov

Abstract


Purpose. Development of scientific and technological bases of formation of the specified secondary hypoeutectic (АK8M3) and eutectic (АК12М2MgН) silumins' structure; and increasing their mechanical and service properties' indices in the cast state and after heat treatment up to the level of primary alloys. Methodology. Determination of the chemical composition was conducted by spectral analysis on the spark spectrometer «SPECTROLAB» (Germany). Metallographic analysis was performed on the microscopes МIМ-7 and МIМ-8, and also by the high definition metallography method using the raster electronic microscope «JSMT-300» (Japan). Heat treatment of aluminum alloys was carried out applying T1 and T5 modes according to State Standard of Ukraine 2839-94 (GOST 1583-93). Standard techniques were used during the determination of mechanical properties. The temperature coefficient of linear expansion for the piston alloy АK12М2МgH (AL25) was determined using the specimens Ø with the diameter of 3.5 mm and length of 50 mm with the use of Shevenard optical quartz dilatometer. High temperature fracture resistance was determined according to State Standard 10145-81 as the time before fracture of the specimen at specified stress of 50 MPa and temperature of 300°С. Findings. The technology of obtaining alloys from charge, which consists of 100 % scrap and production wastes has been developed and implemented into production. This technology provides obtaining of metal of the guaranteed chemical composition and high quality with the reduction of energy costs for melting. Originality. The regularities of the formation of the structural and phase state and the level of physical and mechanical properties of eutectic and secondary hypoeutectic silumins depending on the refining and modifying processes have been established. The generalization of regularities of the secondary silumins' fracture has been carried out. Quantitative characteristics of the intermetallic phases' role in the fracture mechanisms and aluminum alloys' mechanical properties level formation have been obtained. Practical value. Structure formation processes of secondary aluminium alloys depending on their production technology have been studied. Highly efficient refining and modifying complexes for treatment of secondary hypoeutectic and eutectic aluminum alloys have been developed and the optimal quantity of modifiers depending on the charge quality has been determined.


Keywords


silumins; intermetallic phases; structure; shape parameter; mechanical properties; refining and modifying treatment

References


Aleksakhin A.V., Khmelnitskaya N.V., Sivayeva Ye.K. Effektivnost ispolzovaniya vtorichnykh alyuminiyevykh splavov v liteynom proizvodstve [Efficiency of using the secondary aluminium alloys in foundry production]. Tezisy dokladov Vserossiyskoy konferentsii «Ekonomicheskiye problemy liteynogo proizvodstva Rossii» [Proc. of the All-Russian Conf. "Economic problems of foundry production in Russia"]. Penza, 1991, pp. 52-54.

Vozdvizhenskiy V.M., Grachev V.A., Spasskiy V.V. Liteynyye splavy i tekhnologiya ikh plavki v mashinostroyenii [Foundry alloys and technology of their melting in mechanical engineering].Moscow, Mashinostroyeniye Publ., 1984. 432 p.

Volchok I.P., Mityayev A.A. Povysheniye kachestva retsirkuliruyemykh alyuminiyevykh splavov [Increasing of the quality of the recycled aluminium alloys]. Visnyk dvyhunobuduvannia [Bulletin of aeroenginebuilding], 2004, issue 3, pp. 103-107.

Volchok I.P., Mitiaiev O.A., Riazanov S.H. Rafinuiuche-modyfikuiuchyi kompleks dlia obrobky aliuminiievykh splaviv [Refining and modifying complex for treatment of aluminium alloys]. Zbirnyk naukovykh prats X Mizhnarodnoi naukovo-tekhnichnoi konferentsii Zaporizhzhia «Nemetalevi vkraplennia i hazy u lyvarnykh splavakh» [Proc. of the 10th Int. Scientific and Technical Conf. of Zaporizhzhia «Non-metallic inclusions and gases in foundry alloys»]. Zaporizhzhia, 2003, p. 220.

Havrylenko B.B. Ekonomiko-pravovi vazheli ratsionalnoho pryrodokorystuvannia [Economical and law instruments of rational use of nature]. Zaporizhzhya, Polihraf Publ., 2004. 144 p.

GOST 10145-81. Metally. Metod ispytaniya na dlitelnuyu prochnost. [State Standard 10145-81. Metals. The method of testing of long-term strength].Moscow, Izd-vo standartov Publ., 1981. 12 p.

Zilberg Yu.Ya., Khrushchova K.M, Gershman G.B. Alyuminiyevyye splavy v traktorostroyenii [Aluminium alloys in tractor building].Moscow, Mashinostroyeniye Publ., 1971. 151 p.

Loza K.N. Vliyaniye modifitsirovaniya i termicheskoy obrabotki na formirovaniye struktury i svoystv vtorichnogo porshnevogo splava AL25. Kand, Diss. [Influence of modification and heat treatment on the formation of structure and properties of the secondary piston alloy AL25. Cand. Diss.]. Zaporozhye, 2012.

Lyutova O.V. Povysheniye liteynykh svoystv vtorichnykh alyuminiyevykh splavov [Increasing of foundry properties of secondary aluminium alloys]. Nauka ta prohres transportu. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu − Science and Transport Progress. Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport, 2013, no. 3 (45), pp. 53-59.

Mityayev A.A. Kompleksnaya rafiniruyushche-modifitsiruyushchaya obrabotka alyuminiyevykh splavov [Complex refining and modifying treatment of aluminium alloys]. Stroitelstvo, materialovedeniye, mashinostroyeniye [Consruction, material science, machine building], issue 45, part 2, pp. 138-142.

Mityayev A.A. Povysheniye kachestva pereplava zagryaznennoy alyuminiyevoy struzhki [Increasing of the remelting quality of the contaminated aluminium chip]. Vіsnyk Dnіpropetrovskoho natsіonalnoho unіversytetu zalіznichnoho transportu іmenі akademіka V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2008, issue 22, pp. 175-180.

Volchok I.P., Mitiaiev O.A. Modyfikator dlia aliuminiievykh splaviv [Modifier for aluminium alloys]. Patent UA, no. 2002108343, 2003.

Volchok I.P. Mitiaiev O.A., Ostrovska A.Ye., Skuibida O.L. Modyfikator aliuminiievykh splaviv [Modifier of aluminium alloys]. Patent UA, no. u200902454, 2009.

Loza K.M., Mitiaiev O.A., Volchok I.P. Modyfikuvalnyi kompleks dlia aliuminiievykh splaviv [Modifying complex for aluminium alloys]. Patent UA, no. u200905914, 2009.

Shyrokobokova N.V., Mitiaiev O.A., Volchok I.P., Kiurchev S.V., Kolodii O.S. Rafinuvalno-modyfikuvalnyi kompleks dlia aliuminiievykh splaviv [Refining and modifying complex for aluminium alloys]. Patent UA, no. u201112705, 2012.

Belikov S., VolchokI., Mityayev O. The nanomodifier of aluminium alloys. Aims for future of engineering science. AFES 2006. Switzerland, 2006, pp. 191-193.

Vakulenko I.A, Nadezhdin Yu.L., Sokirko V.A, Volchok I.P., Mityayev A.A. Electric pulse treatment of welded joint of aluminum alloy. Nauka ta prohres transportu. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu − Science and Transport Progress. Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport, 2013, no. 4 (46), pp. 73-82.

Pietrowski S., Gumienny G., Pisarek B., Wladysiak R. Kontrola produkcji wysokojakosciowych stopow odlewniczych metoda ATD [Production control of advanced casting alloys with TDA method]. Archiwum technologii maszyn i automatyzacji, 2004, vol. 24, issue 3, pp. 131-144.

Lipinski T. Improvement of mechanical properties of AlSi7Mg alloy with fast cooling homogeneous modifier. Archives of foundry engineering. Katowice-Gliwice, 2008, vol. 8, issue 1/2008, pp. 85-88.

Mityayev A., Belikov S. Improvement of quality of secondary aluminium alloys in conditions of mass production. Archives of metallurgy and materials. Warszawa-Krakow, 2007, vol. 52, no. 3, pp. 521-524.

Klyszewski A., Lech-Grega M., Szymanski W., Zelechowski J. The structure and properties of sheets made from aluminium and aluminium alloys for use in transport industry. Proc. of 9th Int. Conf. «Aluminium in transport 2003». Cracow-Tomaszowice, 2003, pp. 203-217.


GOST Style Citations


1. Алексахин А. В. Эффективность использования вторичных алюминиевых сплавов в литейном производстве / А. В. Алексахин, Н. В. Хмельницкая, Е. К. Сиваева // Экономические проблемы литейного производства России : тез. докл. Всерос. конф. – Пенза, 1991. – С. 52–54.


2. Воздвиженский, В. М. Литейные сплавы и технология их плавки в машиностроении / В. М. Воздвиженский, В. А. Грачев, В. В. Спасский. – Москва : Машиностроение, 1984. – 432 с.

3. Волчок, И. П. Повышение качества рециркулируемых алюминиевых сплавов / И. П. Волчок, А. А. Митяев // Вісн. двигунобудування. – 2004. – № 3. – С. 103–107.


4. Волчок, І. П. Рафінуюче-модифікуючий комплекс для обробки алюмінієвих сплавів / І. П. Волчок, О. А. Мітяєв, С. Г. Рязанов // Неметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавах : зб. наук. пр. Х Міжнар. науково-техн. конф. (12.05-16.05.2003) / ЗНТУ. – Запоріжжя : 2003. – С. 220.

5. Гавриленко, Б. Б. Економіко-правові важелі раціонального природокористування / Б. Б. Гавриленко. – Запоріжжя : Поліграф, 2004. – 144 с.


6. ГОСТ 10145-81. Металлы. Метод испытания на длительную прочность. – Введ. 1982-07-01. – Москва : Изд-во стандартов, 1981. – 12 с.


7. Зильберг, Ю. Я. Алюминиевые сплавы в тракторостроении / Ю. Я. Зильберг, К. М. Хрущова, Г. Б. Гершман. – Москва : Машиностроение, 1971. – 151 с.


8. Лоза, К. Н. Влияние модифицирования и термической обработки на формирование структуры и свойств вторичного поршневого сплава АЛ25 : дис. ... канд. техн. наук : 05.02.01 / Лоза Константин Николаевич ; Запорожский национальный технический университет. – Запорожье, 2012. – 140 с. – Библиогр.: с. 108–122.

9. Лютова, О. В. Повышение литейных свойств вторичных алюминиевых сплавов / О. В. Лютова // Наука та прогресс трансп. Вісн. Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. – 2013. – № 3 (45). – С. 53–59.


10. Митяев, А. А. Комплексная рафинирующе-мо-дифицирующая обработка алюминиевых сплавов / А. А. Митяев // Стр-во, материаловедение, машиностроение : сб. науч. тр. – Днепропетровск, 2008. – Вып. 45 (ч. 2). – С. 138–142.


11. Митяев, А. А. Повышение качества переплава загрязненной алюминиевой стружки / А. А. Ми-тяев // Вісн. Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. – Дніпропетровськ, 2008. – Вип. 22. – С. 175–180.


12. Пат. 57584А Україна, МКВ С22С 1/06. Модифікатор для алюмінієвих сплавів / Волчок І. П., Мітяєв О. А. (Україна) ; заявник та патентовласник Запорізький Запорізький нац. техн. ун-т. – № 2002108343 ; заявл. 22.10.2002 ; опубл. 16.06.2003, Бюл. № 6. – 4 с.


13. Пат. 42653 Україна, МПК (2009) С22С 1/100. Модифікатор алюмінієвих сплавів / Волчок І. П., Мітяєв О. А., Островська А. Є., Скуйбіда О. Л. (Україна) ; заявник та патентовласник Запо-різький Запорізький нац. техн. ун-т. – № u200902454 ; заявл. 19.03.2009 ; опубл. 10.07.2009, Бюл. № 13. – 4 с.

14. Пат. 46094 Україна, МПК (2009) С22С 1/00. Модифікувальний комплекс для алюмінієвих сплавів / Лоза К. М., Мітяєв О. А., Волчок І. П. (Україна) ; заявник та патентовласник Запо-різький Запорізький нац. техн. ун-т. – № u200905914 ; заявл. 09.06.2009 ; опубл. 10.12.2009, Бюл. № 23. – 4 с.


15. Пат. 69720 Україна, МПК С22С 1/06 (2006.1). Рафінувально-модифікувальний комплекс для алюмінієвих сплавів / Широкобокова Н. В., Мітяєв О. А., Волчок І. П., Кюрчев С. В., Колодій О. С. (Україна); заявник та патен-товласник Запорізький нац. техн. ун-т.– № u201112705; заявл. 31.10.2011 ; опубл. 10.05.2012, Бюл. № 9. – 4 с.

16. Belikov, S. The nanomodifier of aluminium alloys /S. Belikov, I. Volchok, O. Mityayev // Aims for future of engineering science. –Switzerland, 2006. – P. 191–193.


17. Electric pulse treatment of welded joint of aluminum alloy / I. A. Vakulenko, Y. L. Nadezhdin, V. A. Sokirko, I. P. Volchok, A. A. Mityayev // Наука та прогрес трансп. Вісн. Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. – 2013. – № 4 (46). – С. 73–82.


18. Kontrola produkcji wysokojakosciowych stopow odlewniczych metoda ATD / S. Pietrowski, G. Gu-mienny, B. Pisarek, R. Wladysiak // Archiwum technologii maszyn i automatyzacji. – Poznan, 2004. – Vol. 24, № 3. – P.131–144.


19. Lipinski, T. Improvement of mechanical properties of AlSi7Mg alloy with fast cooling homogeneous modifier / T. Lipinski // Archives of foundry engineering. –Katowice ;Gliwice, 2008. – Vol. 8. – Iss. 1 – P. 85–88.


20. Mityayev, A. Improvement of quality of secondary aluminium alloys in conditions of mass production / A. Mityayev, S. Belikov // Archives of metallurgy and materials. – Warszawa : Krakow, 2007. – Vol. 52, № 3. – P. 521–524.


21. The structure and properties of sheets made from aluminium and aluminium alloys for use in transport industry / A. Klyszewski, M. Lech-Grega,
W. Szymanski, J. Zelechowski // Aluminium in transport : рroc. of IX Intern. Conf. (22.10-25.10.2003) / Institute of Non-ferrous metals. – Cracow ; Tomaszowice, 2003. – P. 203–217.



DOI: https://doi.org/10.15802/stp2014/33180

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

ISSN 2307–3489 (Print)
ІSSN 2307–6666 (Online)