Моделирование процесса литья композиционного материала Cu-mMnCr в металлическую форму с особенностями формирования структуры и свойств
Автор: Бусыгин С.Л., Довженко И.Н., Довженко Н.Н., Токмин А.М.
Журнал: Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии @technologies-sfu
Рубрика: Математическое моделирование. Численный эксперимент
Статья в выпуске: 1 т.17, 2024 года.
Бесплатный доступ
В статье рассмотрено компьютерное моделирование процессов литья электродов контактной сварки из композиционного материала Cu-MMNCr (медный металломатричный с армированием наноразмерным хромом) с использованием специализированной профессиональной программы ProCAST. Установлено в процессе заливки расплава в металлическую форму образование тороидального вихря, не позволяющего наноразмерным частицам хрома всплывать на зеркало расплава. Изучен процесс формирования твёрдой фазы при кристаллизации сплава, приводящий к образованию «теплового узла» (Hot Spots) на завершающей стадии. Исследованы особенности формирования макро- и микроструктуры и элементный состав литого композиционного материала Cu-MMNCr. Представлены результаты физико-механических свойств литого композиционного материала Cu-MMNCr на примере изделия - электрода контактной сварки типа D.
Компьютерное моделирование, хромистая бронза, электроды контактной сварки, композиционный материал, тепловой узел, наноразмерные частицы
Короткий адрес: https://sciup.org/146282834
IDR: 146282834 | УДК: 621.745:621.746:621.791
Modeling the process of casting Cu-mMnCr composite material into a metal mold with features of the formation of structure and properties
The article discusses computer modeling of the processes of casting resistance welding electrodes from the Cu-MMNCr composite material (copper metal matrix reinforced with nano-sized chromium) using the specialized professional program ProCAST. During the process of pouring the melt into a metal mold, the formation of a toroidal vortex was established, which does not allow nano- sized chromium particles to float to the surface of the melt. The process of formation of the solid phase during crystallization of the alloy leading to the formation of “heat spots” (Hot Spots) at the final stage has been studied. The features of the formation of the macro- and microstructure and the elemental composition of the cast Cu-MMNCr composite material were studied. The results of the physical and mechanical properties of the cast Cu-MMNCr composite material are presented using the example of a product - a type D resistance welding electrode.
Список литературы Моделирование процесса литья композиционного материала Cu-mMnCr в металлическую форму с особенностями формирования структуры и свойств
- Liao Q., Ge P., Lu G., Song Y., et al. Simulation Study on the Investment Casting Process of a Low-Cost Titanium Alloy Gearbox based on ProCAST, Advances in Materials Science and Engineering, 2022, Article ID 4484762, 10 P. https://doi.org/10.1155/2022/4484762.
- Unified numbering system (UNS)for Copper and CopperAlloys.
- Бусыгин С.Л., Токмин A.M., Довженко Н.Н., Казаков B.C. Влияние технологии изготовления на свойства электродов из хромистой бронзы для контактной рельефной сварки арматурных стержней, Журнал СФУ. Техника и технологии, 2021, 14(8), 914-929. [Busygin S.L., Tokmin А. М., Dovzhenko N. N, Kazakov V. S. The Influence of Manufacturing Technology on the Properties of Chromium-Bronze Electrodes for Contact Relief Welding of Reinforcing Rods, J. Sib. Fed. Univ. Eng. & Technol., 2021, 14(8), 914-929. (inRussian)] DOI: 10.17516/1999-494X-0368.
- Ахметов Д. Г. Формирование и основные параметры вихревых колец, Прикладная механика и техническая физика, 2001, 42 (5), 70-83. [Ahmedov D. G. Formation and basic parameters of vortex rings, Applied mechanics and technicalphysics, 2001, 42(5), 70-83. (inRus.)]
- Сулицин А. В., Мысик P. К., Брусницын С. В., Логинов Ю. Н. Непрерывное литье меди. Екатеринбург: УМЦ УПИ, 2016. 374 с. [Sulitsin A.V., Mysik R.K. Brusnitsyn S.V. Loginov Yu. N. Continuous copper casting. Ekaterinburg, UMTS UPI, 2016, 374 p. (in Rus.)]
- Batra I. S., Dey G.K., Kulkarni U.D., Banerjee S. Microstructure and properties of a Cu-Cr-Zr alloy, Journal of Nuclear Materials. 2001, 299 (2), 91-100. https://doi.org/10.1016/S 0022-3115 (01)00691-2.
- Casati R., Vedani M. Metal Matrix Composites Reinforced by Nano-Particles-A Review, Metals, 2014, 4 (1), 65-83. https://doi.org/10.3390/met4010065.
- Осинцев О. E., Федоров В.Н. Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки: Справочник. М: Машиностроение, 2004. 336 с. [Osintsev О.Е., Fedorov V.N. Copper and copper alloys. Domestic and foreign brands: Directory. Moscow, Mechanical engineering, 2004, 336 p. (in Rus.)]
- Дриц M.E. Двойные и многокомпонентные системы на основе меди: справочник. М.: Наука, 1979. 248 с. [Drits М. Е. Dual and multicomponent copper-based systems: directory. Moscow, Science, 1979, 248 p. (inRus.)]
- Николаев А. К., Новиков А.И., Розенберг B.M. Хромовые бронзы. М.: Металлургия, 1983. 176 с. [Nikolaev А.К., Novikov A. I., Rozenberg V. М. Chromium bronze. Moscow, Metallurgiia, 1983, 176p. (inRus.)]
- Мальцев В. А. Металлография промышленных цветных металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1970. 368 с. [Maltsev V. A. Metallography of industrial non-ferrous metals and alloys. Moscow, Metallurgiia, 1970, 368 p. (in Rus.)]
