Исследователи Пермского Политехнического университета (ПНИПУ) разработали комплексную математическую модель, прогнозирующую поведение примесей при разных режимах плавки.
Модель анализирует влияние магнитного поля, теплопередачи, а также одновременно рассматривает состояние плёнки на поверхности и движение металла, что ранее не учитывалось в отраслевых методиках. Вычислительные эксперименты с никелевым сплавом ЧС-70 ВИ показали: при частотах до 240 Гц магнитное поле глубже проникает в металл, усиливая перемешивание. Это создаёт напряжения в оксидной пленке, разрывая её до попадания в отливку.
Профессор Илларион Никулин поясняет:
Мы выяснили, какие режимы плавки нужно использовать, чтобы разогнать эту пленку еще на стадии плавки. Оказалось, что ее поведение зависит от частоты и напряженности магнитного поля. Оно глубже проникает в металл на низких частотах: до 240 Гц для никелевого сплава ЧС-70 ВИ, который предназначен для работы при высоких температурах и широко используется в авиастроении и космонавтике, и радиусе тигля 10 см. Это приводит к более интенсивному перемешиванию и к большим напряжениям в пленке, которые вызывают её разрыв и удаление с поверхности. Это значит, что плавка в таком режиме позволит минимизировать дефекты и брак готовых изделий.
В авиационной и космической отраслях до 10% литых компонентов бракуется из-за скрытых дефектов, вызванных оксидными плёнками при переплавке металлов. Технология индукционного нагрева, хотя и обеспечивает чистоту металла, сталкивается с проблемой загрязнений от вторичного сырья, которое используется в целях экономии.
Результаты исследования опубликованы в «Инженерно-физическом журнале». Работа учёных проведена в рамках программы «Приоритет-2030».
Читайте ещё материалы по теме:
Стало известно, сколько композитных деталей использовали в отечественном авиадвигателе ПД-14
В сотни раз быстрее: алгоритм, ускоряющий проектирование патч-антенн разработан учёными МФТИ
Программное обеспечение от пермских учёных ускорит испытание газотурбинных двигателей в 1,5 раза
