Universitatea Transilvania din Brasov - old.unitbv.roold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de...

Investeşte în oameni!

Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial pentru Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 –2013Axa prioritară: 1 „Educaţia şi formarea profesională în sprijinul creşterii economice şi dezvoltării societăţii bazate pe cunoaştere”Domeniul major de intervenţie: 1.5 „Programe doctorale şi postdoctorale în sprijinul cercetării”Titlul proiectului: „Parteneriat interuniversitar pentru excelenţa în inginerie - PARTING”Cod Contract: POSDRU/159/1.5/S/137516Beneficiar: Universitatea Tehnică din Cluj-NapocaPartener: Universitatea Transilvania din Brasov

Universitatea Transilvania din BrasovŞcoala Doctorală Interdisciplinară

Centrul de cercetare – C08: Tehnologii şi Materiale Avansate Metalice,Ceramice şi Compozite (MMC)

Drd. Mirela POPESCU (căsătorită DRĂGOIU)

Îmbunătăţirea structurii aliajelor de aluminiu prin metode

metalurgice şi fizice

Improving of aluminum alloys structure by

metallurgical and physical methods

Conducător ştiinţific

Prof. univ. dr. ing. Béla VARGA

Îmbunătăţirea structurii aliajelor de aluminiu prin metode metalurgice şi fizice Rezumatul tezei

II

MINISTERUL EDUCAŢIEI ŞI CERCETĂRII ŞTIINŢIFICEUNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" DIN BRAŞOV

BRAŞOV, B-DUL EROILOR NR. 29, 500036, TEL. +40-268-413000, FAX +40-268-410525www.unitbv.ro

D-lui (d-nei) ................................................................................................

COMPONENŢAComisiei de doctorat

Numită prin ordinul Rectorului Universităţii "Transilvania" din BraşovNr. 8458 din 27.01.2017

PREȘEDINTE - prof. univ. dr. ing. Teodor MACHEDON PISU

Decan-Fac. Ştiinţa Materialelor

Universitatea “Transilvania” din Brașov

CONDUCĂTOR ȘTIINȚIFIC- prof. univ. dr. ing. Béla VARGA


REFERENŢI - prof. univ. dr. ing. Ioan MĂRGINEANU

Universitatea “Politehnică” din București

- dr. PhD- Ildiko PETER

Universitatea Politecnico din Torino, Italia

- conf. univ. dr. ing. Tibor BEDO


Data, ora şi locul susţinerii publice a tezei de doctorat: Miercuri, 08.03.2017, ora

11:00, sala W III 4.

Eventualele aprecieri sau observaţii asupra conţinutului lucrării vă rugăm să le

transmiteţi în timp util, pe adresa [email protected].

Totodată vă invităm să luaţi parte la şedinţa publică de susţinere a tezei de

doctorat.

Vă mulţumim!


1

C U P R I N SPag.teză

Pag .rezumat

INTRODUCERE 1 4CAPITOLUL 1. Îmbunătăţirea structurii aliajelor cu bază de aluminiu 5 5

1.1. Importanţa îmbunătăţirii structurii 5 51.2. Germinarea şi cristalizarea aliajelor 7 5

1.2.1. Procesul de germinare 7 51.2.2. Cristalizarea (solidificarea) aliajelor de Al-Si 8 -1.2.3. Categorii de aliaje de aluminiu după tehnologia de obţinere 8 5

1.2.3.1. Aliaje de aluminiu de turnătorie 9 51.2.3.1.1. Aliajele aluminiu-siliciu (Siluminuri) 9 6

1.2.3.2. Aliaje deformabile 12 61.2.3.2.1. Aliaje Al-Cu (duraluminiurile) 12 61.2.3.2.2. Aliaje Al-Zn 13 61.2.3.2.3. Aliaje Al-Mg (hidroaluminiurile) 14 6

1.3. Intervenţia în procesul de solidificare pentru îmbunătăţirea structurii 15 61.3.1. Îmbunătăţirea structurii prin metode metalurgice 17 7

1.3.1.1. Schimbarea dimensiunii dendritelor în aliajele de aluminiu 20 -1.3.1.2. Îmbunătăţirea structurii siluminurilor 21 7

1.3.1.2.1. Modificarea cu Sodiu 21 81.3.1.2.2. Afânarea cu Fosfor 22 81.3.1.2.3. Schimbarea structurii cu Sulf 23 81.3.1.2.4. Alţi agenţi de schimbare a structurii 23 -

1.3.2. Îmbunătăţirea structurii prin metode fizice (dinamice) 24 81.3.2.1. Tratarea cu vibraţii mecanice a topiturilor metalice în curs de solidificare 24 8

1.3.2.1.1. Instalaţii utilizate în domeniul tratării cu vibraţii a topiturilor metalice 26 -1.3.2.1.2. Structură – parametrii rezultaţi după vibrare 29 91.3.2.1.3. Influenţa vibraţiilor mecanice a topiturii asupra proprietăţilor 33 91.3.2.1.4. Cristalizarea metalelor lichide în câmp piramidal 34 -

1.3.2.2. Tratarea în câmp electromagnetic rotitor a topiturilor metalice în cursde solidificare 36 9

1.3.2.2.1. Instalaţii actuale pentru tratarea topiturii metalice în câmpelectromagnetic rotitor 37 9

1.3.2.2.2. Parametrii structurali rezultaţi după tratarea topiturii în câmpelectromagnetic rotitor 38 -

1.3.2.2.3. Influenţa câmpului electromagnetic rotitor asupra proprietăţilor(mecanice) 43 10

1.3.2.3. Îmbunătăţirea structurii prin creşterea vitezei de răcire 44 101.3.2.3.1. Instalaţii utilizate la solidificarea cu viteze mari de răcire 45 -1.3.2.3.2. Proprietăţile produselor solidificate cu viteză mare de răcire 45 10

1.4. Concluzii parţiale 46 -

CAPITOLUL 2. Obiectivele tezei 48 112.1. Planificarea experimentelor 51 13

CAPITOLUL 3. Metode de cercetare 57 15

3.1. Aliaje studiate– compoziţia chimică 57 153.1.1. Analiza spectrală pentru determinarea compoziţiei chimice 60 15


2

3.2. Topirea şi monitorizarea temperaturii 62 183.2.1. Măsurarea temperaturii 63 18

3.3. Prezentarea aparatelor realizate in scopul studierii modificării fizice astructurii 66 19

3.3.1. Aparatură pentru tratarea cu vibraţii mecanice a topiturilor metalice încurs de solidificare 66 19

3.3.1.1. Ansamblu experimental - Vibrator cu masa vibrantă montată 66 193.3.1.2. Blocul de comandă pentru modificarea frecvenţei vibraţiei 67 -3.3.1.3. Vibrometrul portabil 67 20

3.3.2. Aparatură pentru agitarea electromagnetică a topiturilor metalice încurs de solidificare 69 21

3.3.2.1. Generatorul de câmp electric rotitor 69 213.3.2.2. Blocul de comandă al câmpului electric 70 21

3.3.3. Montaje folosite pentru simularea influenţei vitezei de răcire asuprastructurii 70 21

3.3.3.1. Turnarea în forme care asigură viteze diferite de răcire 70 213.3.3.2. Instalaţia experimentală MS-LP 71 22

3.3.4. Aparatură şi metode de lucru pentru studiul structurii 72 223.3.4.1. Pregătirea probelor în vederea analizei metalografice 73 23

3.3.4.1.1. Prelevarea probei 73 -3.3.4.1.2. Pregătirea probei 73 -3.3.4.1.3. Atacul metalografic 74 -

3.3.4.2. Analiza macroscopică (macrografia) a aliajelor de aluminiu 75 -3.3.4.3. Analiza microscopică (micrografia) a aliajelor de aluminiu 76 -3.3.4.4. Determinarea compactităţii aliajelor de aluminiu prin cântărire

hidrostatică 78 23

3.3.5. Modele de analiză cantitativă a componenţilor structurali 79 233.3.5.1. Modele matematice de calcul a componenţilor aliajelor de aluminiu 79 23

3.3.5.1.1. Calculul cantitativ a procentului de faze şi constituenţi 79 233.3.5.1.2. Analiza cantitativă a fazelor cu regula orizontalei 79 233.3.5.1.3. Calculul proporţiei fazelor efectuat cu regula pârghiei

(segmentelor inverse) 80 23

3.3.5.2. Modele de software de analiză cantitativă a componenţilor aliajelorde aluminiu; aplicaţia Image-Pro Plus 6.0 82 24

3.3.5.2.1. Prelucrări de imagini cu Image-Pro Plus 6.0 82 243.3.5.3. Utilizare calcule matematice vs. măsuri obţinute din prelucrarea

imaginilor cu Image-Pro Plus 6.0 89 26

3.3.5.3.1. Proporţia fazelor-aplicând regula pârghiei 89 263.3.5.3.2. Proporţia constituenţilor 89 26

3.4. Concluzii parţiale 91 -

CAPITOLUL 4. Determinări experimentale privind îmbunătăţireastructurii prin metode fizice şi metalurgice

92 27

4.1. Acţiunea vibraţiilor mecanice asupra condiţiilor de solidificare şi a structurii 92 274.1.1. Experiment 1: Aliaj AlSi12CuMgNi 92 274.1.2. Experiment 2: Aliaj AlCu4 95 284.1.3. Experiment 3: Aliaj AlSi7Mg0,3 97 28

4.1.3.1. Analiza DIL a aliajelor turnate gravitațional 99 -4.1.3.2. Analiza DSC a aliajului LM25 100 -


3

4.1.4. Experiment 4: Solidificare dirijată - AlSi7Mg0,3 şi AlZn10Si7 101 294.1.4.1. Aliaj AlSi7Mg0,3- solidificare dirijată 101 294.1.4.2. Aliaj AlZn10Si7 - solidificare dirijată 103 31

4.1.5. Experiment 5: Comparare efect vibraţii mecanice asupra solidificăriialiajelor AlSi7Mg0,3, AlSi12CuMgNi şi AlCu4 106 32

4.1.5.1. Turnarea şi monitorizarea aliajelor de aluminiu AlSi7Mg0,3,AlSi12CuMgNi şi AlCu4 106 32

4.1.5.2. Variaţia parametrului dendritic în funcţie de viteza de răcire 113 354.1.6. Determinarea coeficientului global de transfer de căldură prin analiza

termică simplă a aliajelor de aluminiu 116 36

4.1.6.1. Determinări experimentale, rezultate 116 364.2. Efectul amestecării electromagnetice asupra structurii 123 40

4.2.1. Etalonarea aparaturii cu aliajul Wood 123 404.2.2. Experiment 1: Aliaj ATSi7Mg0.3 125 414.2.3. Experiment 2: Aliaj ZnAl4Cu1 127 424.2.4. Experiment 3: Aliaj ATSi7Mg0,3 - solidificare dirijată 128 42

4.3. Influenţa vitezei de răcire asupra structurii. Determinări experimentale,rezultate 133 43

4.3.1. Experiment 1: Aliaj ADC12 turnat în condiţii industriale 133 434.3.2.Experiment 2: Aliaj ATSi5Cu1: Îmbunătăţirea structurii prin aplicarea

simultană a procedeelor metalurgice şi fizice de îmbunătăţire a structurii 136 45

4.3.3. Experiment 3: Aliaj AlMg-EN AC 5083 140 464.4. Concluzii parţiale 146 48

4.4.1. Concluzii în cazul aplicării de vibraţii mecanice 147 -4.4.1.1. Concluzii privind valorile coeficientul global de transfer de căldură 147 -

4.4.2. Concluzii în cazul acţiunii câmpului electromagnetic rotitor 148 -4.4.3. Concluzii la îmbunătăţirea structurii prin creşterea vitezei de răcire 149 -

CAPITOLUL 5. Concluzii finale. Contribuții proprii. Perspectiveviitoare de cercetare. Diseminarea rezultatelor

150 49

5.1. Concluzii finale 150 495.1.1. Concluzii rezultate la aplicare de vibraţii mecanice topiturilor în curs desolidificare 150 49

5.1.1.1. Concluzii privind valorile coeficientul global de transfer de căldură 151 495.1.2. Concluzii în cazul acţiunii câmpului electromagnetic rotitor asupra

topiturilor în curs de solidificare 152 50

5.1.3. Concluzii la îmbunătăţirea structurii printr-o viteză mare de răcire 152 505.2. Contribuții proprii 153 505.3. Perspective de cercetare 154 515.4. Lucrări publicate în domeniul tezei de doctorat 155 51

Bibliografie 158 53

AnexeAnexa 1. Scurt rezumat al tezei de doctorat 165 57Anexa 2. Curriculum vitae 166 58


4

IntroducereAluminiul este o prezenţă curentă în viaţa noastră, se regăseşte în domenii tot mai variate,

de aceea consumul mondial de Al este într-o creştere continuă, tendinţă afişată şi la producţia

de piese turnate din Romania. Atât evoluţia producţiei de piese turnate din aliaje cu bază de

Al, cât şi unele dezavantaje ale metodelor metalurgice justifică intensificarea cercetărilor în

vederea dezvoltării metodelor fizice de îmbunătăţire a structurii produselor turnate.

Scopul prezentei teze este evidenţierea celor mai eficiente metode de îmbunătăţire a

structurii aliajelor de aluminiu cu scopul de a fi aplicate în practica industrială. Îndeplinirea

obiectivului propus este realizat printr-un studiu bibiografic divers, dar mai ales prin

realizarea de experimente, atât în condiţii industriale, cât şi în laborator.

După cum este cunoscut, proprietăţile de procesare sunt determinate de compoziţia

chimică şi de poziţia aliajului în digrama de echilibru termic, iar cele de exploatare şi de

structura de turnare, care depinde de condiţiile de solidificare (ne referim la solidificarea în

condiţii statice vs. dinamice, dar şi la valoarea vitezei de răcire).

Condiţiile dinamice de solidificare le-am realizat prin aplicarea vibraţiilor mecanice şi a

câmpului electromagnetic rotitor asupra topiturii aflate în curs de solidificare, iar reglarea

vitezei de răcire am efectuat-o prin alegerea adecvată, atât a materialului formei, cât şi a

tehnologiilor de turnare.

În practica industrială se impune utilizarea metodelor fizice de îmbunătăţire a structurii şi

datorită folosirii în cantitate mare a deşeurilor. Este interesant faptul că elementele de

îmbunătăţire a structurii la elaborarea aliajelor de turnătorie cu bază de Al, de exemplu: Na –

este periculos la aliajele deformabile; în aceste condiţii se impune sortarea atentă a deşeurilor,

selectarea lor în deşeuri pentru aliaje deformabile şi deşeuri pentru aliaje de turnătorie, ceea ce

este aproape imposibil. De aceea prezintă importanţă introducerea la prelucrarea deşeurilor a

metodelor fizice de îmbunătăţire deoarece acestea nu produc acţiuni negative (periculoase).

În literatura de specialitate se regăseşte un număr mare de articole despre metodele fizice

de îmbunătăţire a structurii, dar sunt puţine informaţii, aproape deloc, despre aplicarea acestor

metode în producţia de piese turnate sau de semifabricate.

Analizelele structurale cantitiative s-au realizat prin prelucrarea imaginilor obţinute în

cadrul determinărilor experimentale, utilizând prin programul Image Pro-Plus 6.0, soft pentru

care am descris un scurt manual de prezentare cu exemple de analize structurale ale probelor

prezentate în această lucrare. Am construit diagrama care descrie variaţia parametrului

dendritic, lg(d) în funcţie de viteza locală de răcire, lg(v) prin stabilirea coeficienţilor n şi m

din relaţia : .


5

CAPITOLUL 1. Îmbunătăţirea structurii aliajelor cu bază dealuminiu

Al este, după Fe, cel mai utilizat metal din lume. Rezistent la oxidare şi bun conductor

electric, Al a devenit un produs industrial foarte utilizat în diverse domenii [26], [73].

1.1. Importanţa îmbunătăţirii structuriiLa aliajele neferoase structura primară de solidificare se păstrează, aşadar transformările

fazice şi structurale induse prin tratament termic şi prin deformare plastică se produc în cadrul

structurii primare. Aliajele neferoase au o tendinţă mult mai pronunţată de a cristaliza cu

granulaţie mare la solidificare, deci urmărim influenţarea proceselor de cristalizare pentru

obţinerea unei granulaţii fine şi a unui grad avansat de dispersie a fazelor în materialul turnat.

1.2. Germinarea şi cristalizarea aliajelor1.2.1. Procesul de germinare

Solidificarea aliajelor prezintă două aspecte: de amorsare sau germinare (omogenă,

eterogernă sau prin efecte mecanice) şi de desfăşurare sau creştere a cristalelor [14].

În condiţii de răcire foarte lentă se pot forma dendrite care se nasc ca urmare a unor

direcţii preferenţiale de cedare a căldurii. Ramurile cristalului cresc în lungime până întâlnesc

ramurile în dezvolare ale unui cristal vecin, creşterea dezvoltându-se perpendicular pe direcţia

axei principale de simetrie, ansamblul întreg capătă un aspect arborescent [79].

1.2.3. Categorii de aliaje de aluminiu după tehnologia de obţinereDupă tehnologia de obţinere a produselor se grupează în:

aliaje de turnătorie -în diagrama de echilibru termic se

află după limita de saturaţie şi au în structură

eutectic;

aliajele deformabile - situate înainte de limita de saturaţie

a soluţiei solide la temperatura eutecticului, cu

structură monofazică sau bifazică şi au

plasticitate mare la cald(fig. 1.4)[30].Fig. 1.4. Clasificarea aliajelor de Aldupă domeniile de compoziţie[30]

1.2.3.1. Aliaje de aluminiu de turnătorie

Proprietăţile mecanice ale aliajului sunt influenţate decisiv de caracteristicile

microstructurale ale eutecticului care pot fi schimbate radical prin tratarea topiturii înaintea

turnării, influenţând favorabil proprietăţile mecanice ale aliajului [14].


6

1.2.3.1.1.Aliajele aluminiu-siliciu (Siluminuri)Se folosesc foarte mult în turnătorii, datorită proprietăţilor de turnare superioare, a

caracteristicilor mecanice satisfăcătoare, pentru că se prelucrează bine prin aşchiere şi au bună

sudabilitate [45], [79].

1.2.3.2. Aliaje deformabile

Sunt aliaje de aluminiu durificabile prin tratament termic, grupă ce cuprinde aliaje cu

elemente care au solubilitate relativ ridicată în aluminiu: Cu, Zn, Mg, ceea ce permite

aplicarea tratamentelor termice. Din această grupa fac parte aliajele de Al-Cu, Al-Zn, Al-Mg.

1.2.3.2.1.Aliaje Al-Cu (duraluminiurile)Aliajele Al-Cu au o importanţă deosebită din punct de vedere tehnic. Caracteristicile

tehnologice şi de exploatare ale lor sunt puternic influenţate de prezenţa elementelor de aliere.

1.2.3.2.2.Aliaje Al-ZnConţin aproximativ 12 % Zn şi sunt tot mai utilizate în turnătorii, datorită rezistenţei foarte

bune la coroziune şi a stabilităţii dimensionale deosebite şi sunt preferate altor aliaje de Al

datorită proprietăţilor lor de sudabilitate, a rezistenţei la rupere superioare [14],[71].

1.2.3.2.3.Aliaje Al-Mg (hidroaluminiurile)Conţin până la 15 % Mg şi sunt caracterizate de rezistenţă mecanică ridicată, bună plastici-

tate, au rezistenţă ridicată la coroziune şi bună sudabilitate. Piesele pot avea forme geometrice

complexe, fiind folosite în construcţii metalice, în industria constructoare de maşini [74].

1.3. Intervenţia în procesul de solidificare pentru îmbunătăţirea structuriiProcesul de solidificare poate fi controlat prin timpul necesar răcirii materialului

intervenind asupra aliajului lichid, formei de turnare sau produsului[68].

Deoarece în literatura de specialitate sunt întâlniţi diverşi termeni legaţi de îmbunătăţirea

structurii, propunem delimitarea clară a denumirii acestor procedee. Astfel, termenul corect de

îmbunătăţire a structurii aliajelor hipo- şi hiper-eutectice este cel de afânare, iar modificarea

este specifică fazelor din eutectic. Structură îmbunătăţită se referă la finisarea dendritelor şi

modificarea formei şi dimensiunilor Si acicular (fig. 1.12).

Fig.1.12. Schemă privind îmbunătăţirea structurii siluminurilor


7

Susţinem utilizarea la referinţele legate de schimbarea structurii siluminurilor a termenului:

AFÂNARE - finisarea dendritelor de soluţie solidă în cazul aliajelor hipoeutectice şi

a separărilor primare de siliciu în cele hipereutectice;

MODIFICARE a formei şi dimensiunii siliciului eutectic acicular din eutectic.

1.3.1. Îmbunătăţirea structurii prin metode metalurgiceModalitatea actuală cea mai eficace de influenţare a caracteristicilor structurii primare o

reprezintă îmbunătăţirea structurii (procesul de schimbare artificială a structurii aliajului

turnat sub influenţa unor adaosuri chimice minore introduse în topitură înaintea turnării) [14].

În diagrama de echilibru termic (fig. 1.14) se indică tipului transformărilor structurale şi grupa

adaosului modificator, după poziţia aliajului[79]:

la schimbarea dimensiunilor dendritelor

primare (T1) utilizăm adaosuri din G1;

la schimbarea fineţei ramurilor dendritice (T2)

sunt utilizate şi adaosuri G1 şi G2;

la modificarea structurii eutecticilor (T3),

utilizăm atât adaosuri din G2, cât şi din G1.

Fig. 1.14. Reprezentare pentru tipul transformărilor structurale şi grupa adaosului ,în funcţie de poziţia aliajului în diagrama de echilibru termic[79]

1.3.1.2. Îmbunăţăţirea structurii la siluminuriMicrostructura siluminurilor nemodificate se caracterizează prin prezenţa eutecticului

(+Si) cu structură

grosieră. Cristalele de Si

fragile şi dure conferă

aliajelor nemodificate

proprietăţi mecanice scă-

zute de rezistenţă şi tena-

citate[79] şi le fac neuti-

lizabile[14]. Am schiţat

evoluţia structurii după

adaosul de elemente

pentru finisarea sa şi

conţinutul de Si (fig.1.17).Fig. 1.17. Diagrama de echilibru termic a sistemului Al-Si şi structura

aliajelor formate în funcţie de conţinutul de Si


8

1.3.1.2.1. Modificarea cu Sodiu:

Na utilizat ca principal modificator al siluminurilor, se introduce în topitură înaintea

turnării sub formă de NaF, în amestec cu alte halogenuri (NaCl, KCl, Na3AlF6) în proporţii

adecvate [79]. Na restricţionează germinarea şi creşterea fazei de Si formând compusul NaP,

ce întârzie germinarea acestei faze şi micşorează temperatura eutectică [76].

1.3.1.2.2. Afânarea cu Fosfor

Utilizată pentru finisarea Si proeutectic din siluminurile hipereutectice (18...20% Si), şi

constituie germenii de cristalizare pentru Si primar, determinând mărunţirea cristalelor

proeutectice şi creşterea lor ca număr. Afânarea cu P limitează creșterea Si eutectic şi reduce

coeficientul de difuzie în topitură, rezultând îmbunătăţirea proprietăților mecanice [63].

1.3.1.2.3. Schimbarea structurii cu Sulf

Cercetări în domeniu au reliefat nivelul optim de schimbare a structurii cu S al siluminului

eutectic turnat în nisip, stabilind că este în intervalul 0,02% - 0,05%/greutate aliaj [44].

1.3.2. Îmbunătăţirea structurii prin metode fizice (dinamice)Procedeele dinamice de îmbunătăţire a structurii prin finisarea Si eutectic şi a dendritelor

se bazează pe fragmentarea dendritelor ca urmare a acţiunii unor forţe induse din exterior.

Principalele metode dinamice de finisare a structurii pe care le am în vedere continuare sunt:

1.3.2.1. Tratarea cu vibraţii mecanice a topiturilor metalice în curs de solidificare

1.3.2.2. Tratarea în câmp electromagnetic rotitor a topiturii metalice în curs de solidificare

1.3.2.3. Îmbunătăţirea structurii prin creşterea vitezei de răcire

1.3.2.1. Tratarea cu vibraţii mecanice a topiturilor metalice în curs de solidificarePrin aplicarea de vibraţii armonice în topiturile metalice, energia germenilor de

cristalizare aflaţi în suspensie, va fi egală cu suma dintre energia cinetică şi potenţială a

acestor puncte. Aşadar, mărirea energiei germenilor de cristalizare se realizează prin creşterea

frecvenţei şi amplitudinii oscilaţiilor la care este supusă topitura. La creşterea amplitudinii,

forţa de inerţie şi energia de impact se măresc, apar presiuni care acţionează asupra ramurilor

dendritice în curs de formare, iar procesul de fragmentare devine mai pronunţat[14](fig. 1.21).

Fig. 1.21. Ruperea ramurilor secundare ale dendritelor datorate turbulenţelor externe,reprezentare schematică fragmentare dendrită


9

Fragmentele dendritice desprinse devin noi germeni de cristalizare. Numărul germenilor

de cristalizare creşte exponenţial cu timpul, generându-se o structură mult mai fină [14].

Preocuparea cercetărilor în domeniu se îndreaptă spre încercarea de a stabili legături

calitative şi cantitative între parametrii vibrării (frecvenţa, viteza, amplitudinea, acceleraţia) şi

calitatea aliajului solidificat [6], [27], [36], [42], [70].

1.3.2.1.2. Structură – parametrii rezultaţi după vibrare

Experienţa folosirii practice a vibraţiilor la turnare demonstrează că se poate reduce

considerabil ponderea defectelor de turnare, favorizează degazarea aliajului, îmbunătăţeşte

densitatea, reduce mărimea grăunţilor echiaxiali, este eficientă în creşterea fluidităţii aliajelor

de Al [2],[5],[8],[27],[42],[56],[64]. Dezavantajul cel mai mare este legat de reglarea dificilă a

frecvenţei şi amplitudinii vibraţiilor, construcţia mecanică complicată [9].

1.3.2.1.3. Influenţa vibraţiilor mecanice a topiturii asupra proprietăţilorÎn situaţia inducerii oscilaţiilor mecanice pe toată durata turnării şi cristalizării [12] s-a

observat că prin creșterea frecvenței vibrației se înregistrează creșterea: densității şi durității, a

rezistenței la rupere și curgere, a alungirii, a energiei de rupere și a modulului de elasticitate

[6], [36],[56],[70]. În acelaşi timp s-a demonstrat [55] că aplicarea acestui procedeu determină

degazarea mai eficientă a topiturilor metalice decât tehnicile tradiţionale.

1.3.2.2 Tratarea în câmp electromagnetic rotitor a topiturilor metalice în curs desolidificare

În cazul tratării prin agitare a topiturilor metalice, metalul este antrenat prin efectul

forţelor electromagnetice pe o distanţă de ordinul adâncimii de pătrundere (), în rest curgerea

este rezultatul antrenării prin efectul forţelor de vâscozitate [60].

1.3.2.2.1.Instalaţii actuale pentru tratarea topiturii metalice în câmpelectromagnetic rotitor

Pentru clarificarea mecanismelor care stau la baza

antrenării metalului topit sub influenţa câmpului

electromagnetic progresiv apelăm la ansamblul

experimental din fig. 1.31 [13] şi format din:

(A) Răcitor;(B) Bobină inductor;(C) Formă de ipsos;

(D) Topitura supusă solidificării;

(E) Termocuplu înregistrare temperatură Fig. 1.32. Ansamblu experimental pentrutratarea topiturii în câmp

electromagnetic rotitor [13]


10

1.3.2.2.3.Influenţa câmpului electromagnetic rotitor asupra proprietăţilor(mecanice)

Aplicarea de energie UST (ultrasonic stirring technology) asupra topiturii determină o

presiune locală instantanee care se finalizează prin unde de șoc ce contribuie la degazarea și

fragmentarea dendritelor, deci la îmbunătăţirea microstructurii [35].

Prin aplicarea RMF s-a observat [13] reducerea dimensiunile grăunţilor fazei primare şi

orientarea mai diversificată a acestora, iar materialele rezultate prezintă performanțe

satisfăcătoare în ceea ce priveşte omogenitatea, forma cristalelor, etc. [86].

1.3.2.3. Îmbunătăţirea structurii prin creşterea vitezei de răcireLa aliajele de Al-Si, faza Si în eutectic este interconectată, dar prin intervenţia asupra

structurii apare „continuă” (fibre subţiri- globulare în secţiune). Modificarea cu Na produce

ramificarea mult mai puternică a dendritei de Si, deci nu acţionează asupra germinării ci

asupra creşterii ei. Viteza mare de răcire acţionează asemănător asupra formei Si eutectic ca şi

modificarea cu Na. Turnarea pieselor cu pereţi subţiri în TSP şi cochilă nu necesită modificare

cu Na. Metoda de obţinere a aliajelor de Al printr-o răcire ultrarapidă se realizează prin tehno-

logia Melt-spinning – Low pressure (MS-LP). Se constată efecte deosebite asupra structurii

aliajului în ceea ce priveşte creşterea solubilităţii în stare solidă a elementelor de aliere

comparate cu valorile indicate de diagrama de echilibru termic şi finisarea structurii [62].

În lucrarea [4] este prezentată posibilitatea tratării materialelor metalice lichide și

cristalizării acestora în câmp energetic piramidal. Efectul datorat prezenţei undelor poate fi

demonstrat prin modificarea structurii cristaline și a proprietăților probelor turnate. Energia

piramidelor și efectul de piramidă sunt determinate de diverşi factori, precum: dimensiunea,

forma și înclinația fețelor piramidei, orientarea piramidelor față de polii magnetici ai

pământului, magnetismul terestru, radiația corpurilor. Piramida se comportă în același timp ca

o lentilă și ca o antenă, concentrând și amplificând microundele și ultrasunetele, în funcție de

forma, dimensiunile și materialele folosite la construcția ei. [4].

1.3.2.3.2. Proprietăţile produselor solidificate cu viteză mare de răcirePrin procesarea aliajelor Al-Si, Al-Cu, Al-Mg prin tehnologia MS-LP sub formă de

benzi, s-a analizat influenţa vitezei mari de răcire asupra structurii în comparaţie cu turnare

gravitaţională cu solidificare în formă ceramică şi metalică[38]. Pentru toate aliajele analizate,

prin creşterea vitezei de răcire (de la 1°C/s , respectiv 32°C/s până la 5·105°C/s) s-a constatat

îmbunătățirea proprietăților şi faptul că viteza de răcire acționează asupra formei Si eutectic

acicular, asupra morfologiei Si primar, etc.


11

CAPITOLUL 2. Obiectivele tezei

În practică se utilizează tot mai mult aliajele de aluminiu în diverse ramuri ale industriei.

Am realizat o cercetare bibliografică a celor trei metode fizice de îmbunătăţire a structurii.

Având în vedere faptul că am lucrat într-o turnătorie care producea aliaje neferoase, în special

aliaje cu bază Al şi am avut colaborări cu un număr important de producători de piese de Al

din Braşov şi din ţară, am avut ocazia să constat importanţa dirijării (controlării) structurii

pieselor turnate în vederea asigurării calităţilor impuse de normativele aflate în vigoare.

Producătorii de piese şi aliaje turnate din aluminiu utilizează în proporţie mare materiale

din reciclare. Îmbunătăţirea structurii prin metode metalurgice are un principal dezavantaj

care se manifestă preponderent la reutilizarea deşeurilor, când elementele folosite la dirijarea

controlată a structurii se regăsesc ca impurităţi în aliajele secundare rezultate prin procesarea

acestora. În acelaşi timp, unele elemente folosite la finisarea structurii aliajelor de turnătorie

sunt toxice, cum este stibiul, folosit la tratarea aliajelor Al-Si. În foarte multe cazuri, piesele

turnate se caracterizează, atât la turnarea în forme din amestec de formare sau în cochilă, prin

condiţii locale de răcire foarte diferite, ceea ce determină obţinerea unor neomogenităţi

structurale la nivelul piesei.

Deoarece în general în practica de producţie este utilizată metoda de îmbunătăţire a

structurii prin metode metalurgice cu introducerea unor adaosuri în aliaj, prezentul studiu

porneşte de la posibilitatea îmbunătăţirii structurii prin metode neinvazive şi care să nu

implice cheltuieli prea mari cu realizarea lor. Aşadar, se pune problema găsirii unor tehnologii

de îmbunătăţire a structurii care elimină dezavantajele tehnologiilor clasice şi în acelaşi timp

nu ridică probleme deosebite la aplicarea lor în practica industrială [51].

Având în vedere discrepanţa dintre rezultatele cercetărilor efectuate în condiţii de

laborator referitoare la efectele pozitive ale procedeelor fizice de îmbunătăţire a structurii

aliajelor şi gradul de aplicare a acestor tehnologii în practica turnării aliajelor cu bază de

aluminiu, am considerat oportună efectuarea unor experienţe proprii în vederea analizării

contradicţiei semnalate mai înainte. În lucrare urmăresc efectul celor trei metode fizice de

procesare a topiturilor asupra structurii aliajelor cu baza de aluminiu aplicate atât aliajelelor

de turnătorie, cât şi celor deformabile şi anume:

vibrarea topiturilor metalice în curs de solidificare prin care s-a constatat reducerea

porozităţii, neomogenităţii chimice şi structurale, îmbunătăţirea proprietăţilor mecanice;

tratarea topiturii în câmp electromagnetic rotitor - datorită căreia s-a obţinut omogenitatea

materialelor, prin finisarea formei cristalelor și dimensiunii grăunţilor şi îmbunătăţirea


12

proprietăţilor lor mecanice;

solidificare cu viteză mare de răcire prin care s-au obţinut rezultate pozitive în ceea ce

priveşte finisarea structurii.

Acest studiu a fost realizat prin folosirea unor instalaţii de laborator concepute şi

realizate în cadrul departamentului de Ştiinţa Materialelor. Rezultatele determinărilor

experimentale efectuate în condiţii de laborator au fost completate cu măsuratorile efectuate

în condiţii industriale privind influenţa vitezei de răcire-impusă de tehnologia de turnare

asupra structurii, precum şi efectul modificării metalurgice.

În acelaşi timp am urmărit implementarea unor metode moderne în analiza structurii

produselor turnate prin aplicarea programului Image-Pro Plus 6.0.

Etapele realizării obiectivului principal pe care le-am avut în vedere la finalizarea prezentei

teze de doctorat se rezumă la:

Elaborarea pe cale metalurgică şi procesarea unor aliaje Al din sistemele enumerate;

Finisarea structurii prin folosirea celor trei metode fizice de influenţare a acesteia şi

compararea metodelor fizice cu cele clasice de îmbunătăţire a structurii;

Realizarea unei instalaţii şi utilizarea unei tehnologii implementate bazate pe vibrare;

tratarea cu vibraţii a topiturilor metalice de aliaj de aluminiu turnate şi solidificate în

diferite forme şi condiţii;

Realizarea unei instalaţii şi utilizarea unei tehnologii implementate bazate pe inducţia

electromagnetică; tratarea în câmp electromagnetic rotitor a topiturii metalice a aliajelor

de aluminiu de diferite compoziţii şi compararea rezultatelor cu alte condiţii similare de

solidificare;

Îmbunătăţirea structurii datorate vitezei mari de răcire prin diferite tehnologii de

procesare: Melt-spinning, turnare în forme de turnare, atât static, cât şi dirijat;

Extinderea aplicării procedeelor fizice de tratare pentru finisarea structurii produselor

finite în activitatea de producţie; am acţionat în condiţii industriale pentru a observa cum

acţionează viteza de răcire asupra structurii;

Programarea experimentelor şi realizarea materialelor turnate atât în laborator, cât şi în

condiţii industriale aplicând metode fizice de îmbunătăţire a structurii;

În vederea obţinerii unor rezultate elocvente am folosit pe un număr mare de probe

programul Image-Pro Plus 6.0 (program nu prea folosit în turnătoriile de aliaje de Al)

pentru analizele structurale cantitative ce permite analiza statistică a structurilor obţinute

prin diferite metode de îmbunătăţire a structurii şi compararea acestora;


13

2.1. PLANIFICAREA EXPERIMENTELORPentru atingerea scopului propus în prezenta lucrare, am întreprins numeroase cercetări

teoretice şi bibliografice, s-au realizat o serie de experimente diverse şi analiză a rezultatelor.

Toate aceste acţiuni au fost planificate de la începutul activităţii de cercetare. Prezentarea

schematică a metodologiei adoptată de-a lungul cercetării experimentale poate fi studiată în

figura 2.1.

Plan de lucru

Figura 2.1. Reprezentarea schematică a strategiei de lucru

Elaborarea aliaje de Alde diferite compoziţii

Finisarea structuriiprin metode fizice

(dinamice)

Tratarea cu vibraţii atopiturilor metalice

Agitarea electromagnetică atopiturilor în curs de solidificare

Analize chimice şistructurale

Analiza proprietățilormecanice

Analize chimice- spectrale

Analize macroscopice

Analize DSC

Analize termice

Analize microscopice

Prelucrare rezultateexperimentale

Interpretare rezultateConcluzii

Realizare uneiinstalaţii bazată pe

inducţiaelectromagnetică

Realizare uneiinstalaţii de

vibraţii

Îmbunătăţirea structurii princreşterea vitezei de răcire


14

Figura 2.2. Planificarea experienţelor pe aliaje şimetode de îmbunătăţire a structurii


15

CAPITOLUL 3. Metode de cercetare

Pe baza datelor din literatura de specialitate, (prezentate în capitolul 1) prezintă interes

metodele fizice de finisare a structurii prin aplicarea unor vibraţii în timpul cristalizării sau

amestecării electromagnetice a topiturii metalice [13], [60], [77]. În acest scop au fost

proiectate şi realizate două instalaţii de laborator în vederea realizării solidificării aliajelor cu

bază de aluminiu în condiţii dinamice.

3.1. Aliaje studiate– compoziţia chimicăÎn vederea realizării obiectivelor propuse au fost utilizate atât aliaje binare, cât şi aliajale

complex aliate de Al-Si ( hipoeutectice şi eutectice), Al-Cu, Al-Zn, Al-Mg (tabel 3.1).

3.1.1. Analiza spectrală pentru determinarea compoziţiei chimiceDeterminarea compozițiilor chimice ale aliajelor utilizate a fost realizată pe spectrometrul

de laborator cu emisie optică MetalLab 75/80 din dotarea laboratorului S.C. Reutcom UTB

SA. Brașov (fig.3.1). Spectrometrul este un aparat de laborator multimatrice pentru analizarea

aliajelor feroase şi neferoase.

Cunosc performanţele aparatului deoarece am lucrat pe aceste spectrometre încă din anul

2002. Aprobarea de model a aparatelor de analiză GNR în România s-a realizat pe acest tip

de spectrometru, măsurătorile le-am realizat personal în prezenţa delegatului Institutului

Naţional de Metrologie.

Fig. 3.1. Spectrometrul cu emisie optică Metal Lab 75/80 model MLV şistandul de analiză a probe


16

Tabel 3.1. Compoziţia chimică în % de greutate pentru aliajele studiateNrcrt

Legenda Aliaj/limite standard limitestandard Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Pb Sn Ni V Cd Al

1 *a ATCu4 min 3,00*b ENAC-21200 AlCu4MnMg max 0,10 0,20 5,00 0,60 0,30 0,10 0,30 rest

Compoziţie aliaj studiat 0,05 0,19 4,2 0,01 0,05 0,004 0,014 0,006 0,05 0,012 0,01 0,008 - 95,398

*a ATSi7Mg*b ENAC 42000 AlSi7Mg

2 *c 356.0 A03560 min 6,50 0,20*d AC4C max 7,50 1,40 0,50 - 0,65 - 0,15 0,25 0,15 0,05 - - - rest*e A-S7G*f LM25

Compoziţie aliaj studiat 7,14 1,12 0,37 0,04 0,04 0,02 0,14 0,08 0,05 0,04 - 0,07 - 90,89

*a ATSi7Mg 0,33 *b ENAC 42100 AlSi7Mg0,3 min 6,50 0,25

*c A 356.0 max 7,50 0,19 0,20 0,10 0,45 - 0,15 - 0,15 0,05 0,15 - - rest*d AC4CH

Compoziţie aliaj studiat 6,59 0,094 0,015 0,25 0,35 - 0,14 0,011 0,05 0,04 0,07 - - 92,39

*a AT Si5Cu14 *b ENAC-45300 AlSi5Cu1Mg min 4,50 1,00 0,60 0,30

*c 355.0 max 5,50 0,80 1,50 0,60 0,60 0,60 0,15 0,20 0,10 0,30 rest*d AC4D


*b ENAC 47100-AlSi12Cu1(Fe) min 10,50 1,505 *d ADC12 max 13,50 1,30 3,50 0,55 0,30 0,10 1,00 0,20 - 0,20 0,35 - - rest

*g 329852 GD-AlSi12(Cu)


*a AT Si12CuMgNi6 *b ENAC 48000 AlSi12CuNiMg

*d AC8A min 11,00 0,80 0,20 1,00 0,35 0,10 0,05 0,05 0,80*e A-S11UNG max 13,00 0,70 1,50 0,50 1,50 - 0,35 0,20 0,05 0,05 1,30 - - rest*f LM13*h AlSi12CuMgNi (M3429)

Compoziţie aliaj studiat 11,13 0,65 1,24 0,36 1,18 - 0,18 0,132 0,05 0,036 0,82 - - 84,22


17


18

3.2. Topirea şi monitorizarea temperaturiiTopirea s-a realizat într-un cuptor, cu creuzet din

grafit încălzit cu rezistenţe electrice, sub un strat de

flux pentru a evita oxidarea topiturii metalice (fig.3.3).

La alcătuirea încărcăturii s-au folosit lingouri cu

compoziţiile gata pregătite (AlSi7Mg0,3, AlSi5Cu1,

AlMg (fig 3.4)), iar în unele situaţii s-au utilizat

metale primare (Al-Cu4). În cazul experimentelor

realizate în condiţii industriale încărcătura s-a format

din deşeuri îmbunătăţite cu elemente de aliere

(AlSi12CuMgNi, ADC12).

Turnarea aliajelor s-a făcut în forme din cărămidă

refractară, grafit şi forme metalice (oţel) (fig. 3.5).

Fig. 3.3. Cuptor electric cu creuzet de grafit

Fig. 3.4. Lingouri de aluminiu gata pregătite

În alegerea şi elaborarea aliajelor investigate s-a dorit acoperirea gamei celor mai uzuale

aliaje de Al de turnătorie şi deformabile întâlnite în producţia curentă. Turnarea s-a realizat:

Fig. 3.5. Forme de turnare: a) Cochilă, b) Lingou turnat în formăde grafit, c) În cărămidă d) Forme de turnare din material

refractar şi e) probe prelevate

- în cochile metalice,

obţinând lingouri

(14x80x160mm).

- în forme din cărămidă

refractară (Ø40x50mm).

- sub formă de bare din

creuzetele de material

refractar (Ø30x100mm).

3.2.1. Măsurarea temperaturiiPentru înregistrarea

temperaturii în timpul

solidificării eşantioanelor am

utilizat două dispozitive,

dispozitivul logger EBI-2T-

1202-TYPK (fig 3.8), şi

interfaţa ADAM 4018, montaj

prezentat în figura 3.6. (b).Fig. 3.6. Montaj trasare curbe de răcire pentru aliaje

solidificate dirijat, cu 7 canale


19

Fig 3.7. Termometru TFN-1093

Fig 3.8. Interfaţă EBI-2T-1202-TYPK, cu 2 canale

Temperatura aliajului lichid din cuptorul de turnare a fost

verificată cu ajutorul aparatului digital cu termocuplu

Thermoter TFN-1093 (figura 3.7).

În cazul dispozitivului EBI-2T-1202-TYPK monitoriza-

rea temperaturii în formele de turnare s-a realizat prin

montarea unor termocupluri coaxiale de tip K-TPN-101 cu

diametrul exterior de 0,6 mm şi protejate cu pastă refractară,

utilizând programul EBI Winlog 2000. Pentru trasare

curbelor de răcire s-a utilizat şi programul ADAM 4018, fig.

3.6. (a) şi (b) [48], iar la măsurarea temperaturii am folosit

termocupluri de tip K. Curbele de răcire sunt descrise de

funcţia exponenţială:

(3.3)

3.3.Prezentarea aparatelor realizate în scopul studierii modificării fizice astructurii

3.3.1. Aparatură pentru tratarea cu vibraţii mecanice a topiturilormetalice în curs de solidificare

Pentru a îndeplini acest obiectiv a fost proiectat și realizat un stand experimental de turnare

în câmp vibrator cu scopul monitorizării solidificării aliajului lichid în prezenţa oscilaţiilor

mecanice; la vibrarea topiturii în timpul solidificării s-a folosit o masă vibrantă din producţia

de serie pentru laboratoarele stomatologice prevăzută cu un variator de frecvenţă (fig.3.10).

3.3.1.1. Ansamblu experimental –Vibrator cu masă vibrantăVibrarea s-a realizat prin aşezarea formelor de turnare pe platforma vibrată mecanic, în

Fig. 3.10. Montaj experimentala) Vibrator cu masa vibrantă montată

b) blocul de comandă pentru modificarea frecvenţei vibraţiei

acest scop s-a utilizat aparatul

Vibrator Dental Investment

DJ1 (fig. 3.10(a)), fabricat în

Koreea. Blocul de comandă

permite modificarea frecvenţei

vibraţiei (fig. 3.10 (b)) între 3,6 -

94 Hz


20

3.3.1.2. Vibrometru portabil

Oscilaţiile plăcii vibrante şi a cochilei din material refractar s-au înregistrat cu ajutorul

unui vibrometru portabil-Tahometru- marca Lutron VT- 8204, care asigură măsurarea parame-

trilor de proces: frecvența, accelerația, temperatura

(fig.3.13). Materialul topit şi supraîncălzit se introduce într-

o formă, amplasată pe masa vibrantă. Pentru înregistrarea

curbelor de răcire s-au folosit termocupluri cromel-alumel

(K), amplasate la aproximativ ¾ din înălţimea totală a

probei (fig. 3.14).

Fig. 3.13. Tahometru- LutronVT-8204

Fig.3.14. Forma şi dimensiunile formelor folosite la turnare a)Creuzete din materialrefractar şi b)termocupluri amplasate pentru monitorizare curbe de răcire

Pentru compararea structurilor, am turnat probe duble (static şi în condiţii dinamice) din

toate aliajele utilizate. Efectul condiţiilor dinamice de cristalizare asupra zonei cristalelor

columnare s-a urmărit prin turnarea de probe solidificate dirijat prin amplasarea unor răcitori

la baza epruvetelor (fig. 3.15).

Fig. 3.15. Solidificare dirijată a) Schiţă formă de turnare,b) Creuzet material refractar cu răcitorul şi termocupluri amplasate înainte de turnare,

c) Probe turnate vibrate şi nevibrate


21

3.3.2. Aparatură pentru tratarea în câmp electromagnetic rotitor atopiturilor metalice în curs de solidificare

În vederea studierii solidificării aliajelor neferoase de turnătorie în câmp electric

rotitor s-a conceput o instalaţie de laborator, formată din statorul unui motor electric trifazat:

Fig.3.16. Montajul experimental: a) schema de principiu: (A) bobina inductor; (B) forma de turnare dincărămidă refractară; (C) aliaj de aluminiu; (D) termocupluri;

b)generatorul de câmp electric rotitor; c) blocul de comandă, d) sistemul de înregistrare a frecvenţei[51]

3.3.2.1. Generatorul de câmp electric rotitorFormat din statorul unui motor electric trifazat(partea

fixă a motorului) şi include: carcasa, bornele de

alimentare, armătura feromagnetică statorică şi

înfăşurarea statorică (fig.3.17) cu puterea nominală

1,5 kW şi frecvenţa 50Hz. Dimensiunile

intrefierului: Ø 50 mm x 100 mm la o rată de 2 Hz.Fig. 3.17. Forme de turnare din material refractar şi

modul de aşezare în generatorul de câmp electric rotitor

3.3.2.2. Blocul de comandă al câmpului electricÎn vederea modificării parametrilor de lucru, comanda statorului s-a realizat cu variatorul

de frecvenţă ce permite modificarea frecvenţei, iar viteza de rotaţie se poate regla între

limitele 220 - 5420 rot/min. Sensul de rotaţie poate fi schimbat cu ajutorul unui comutator la

care a fost conectat un întrerupător.

3.3.3. Montaje folosite pentru simularea influenţei vitezei de răcire asuprastructurii

3.3.3.1. Turnarea în forme care asigură viteze diferite de răcire

În vederea studierii evoluţiei structurii unui aliaj lichid solidificat în condiţii diverse (în

lingotiere, în forme din AdF, static în cochilă şi TSP), s-a simulat turnarea aliajului ADC12 în

forme şi cu metode diferite, pentru a se asigura la turnare viteze de răcire diferite. fig. 3.18).


22

Fig.3.18. Turnare aliaj aluminiu ADC12 în diferite forme: a) în lingotiere,b) în forme din amestec de formare, c) static în cochilă şi d) turnate sub presiune

3.3.3.2. Instalaţia experimentală MS-LP

Pentru a obţine solidificarea aliajelor de aluminiu cu viteză mare de răcire s-a utilizat un

dispozitiv din cadrul laboratorului din departamentul de Stiinţa Materialelor al Universităţii

“Transilvania”, pe care a fost efectuată turnarea prin metoda “Melt-spinning-Low-pressure”

(MS-LP) (fig. 3.19 şi 3.20).

Fig. 3.19. Schema instalaţieiexperimentale MS-LP pentru

producera benzilor metalice [83]

Fig.3.20. Ansamblu experimental MS-LP în timpul funcţionăriia) cuptor electric cu rezistenţe, b) disc rotator, c) tub Argon, d) furtunalimentare cu Ar, e)portcreuzet din oţel- capac, f) benzi metalice[38]

3.3.4. Aparatură şi metode de lucru pentru studiul structurii

În prezenta lucrare se încearcă stabilirea unei depen-

denţe între metodele aplicate pentru îmbunătăţirea structurii şi

dimensiunile dendritelor (grosimea ramurilor dendritelor (d)

şi diametrul dendritei (D)) vizualizate în structură, observând

interdependenţa acestora în funcţie de parametrii metodei

fizice de îmbunătăţire a structurii (fig 3.26). Fig 3.26. Schemă dendrită –parametrii urmăriţi


23

3.3.4.4. Determinarea compactităţii aliajelor de Al prin cântărire hidrostaticăCompactitatea pieselor realizate prin turnare este influenţată de existenţa

microretasurilor. Structura grosolană, dendrite columnare şi echiaxiale mari intensifică

procesul de formare a porilor. Tehnica experimentală utilizată pentru calculul compactității

probelor este metoda cântăririi hidrostatice, utilizată şi pentru stabilirea porozităţii [67] şi

constă în determinarea pierderii aparente de greutate a unui solid, cântărit întâi în aer, apoi

scufundat într-un lichid. Cântărirea probelor se face pe o balanţă analitică modificată prin

îndepărtarea unui taler şi înlocuirea lui cu o sârmă subţire de care se atârnă proba solidă [15].

3.3.5. Modele de analiză cantitativă a componenţilor structurali3.3.5.1.Modele matematice de calcul a componenţilor aliajelor de aluminiu

3.3.5.1.1. Calculul cantitativ al procentului de faze şi constituenţi

Cu ajutorul diagramelor de echilibru termic se poate urmări procesul de formare a

structurii primare pentru orice aliaj din domeniul lichid, până la temperatura de 20oC,

determinându-se în acelaşi timp: natura fazelor prezente la anumite temperaturi cu regula

orizontalei şi proporţia relativă a fazelor şi constituenţilor din domeniile bifazice la aceeaşi

temperatură, inclusiv din structura finală, aplicându-se regula segmentelor inverse (pârghiei).

3.3.5.1.2. Analiza cantitativă a fazelor cu regula orizontalei

Concentraţia fazelor în echilibru se poate aprecia cu ajutorul regulii orizontalei care este

dată de abscisa punctelor de intersecţie a unei orizontale de temperatură T, cu curbele liquidus

şi solidus. Determinarea compoziţiei în domeniile bifazice se face cu regula orizontalei.

3.3.5.1.3. Calculul proporţiei fazelor efectuat cu regula pârghiei(segmentelor inverse)

Regula pârghiei (segmentelor inverse): determină proporţiile fazelor în echilibru la o

temperatură dată într-un aliaj dat. Se duce verticala de compoziţie a aliajului şi se formează o

pârghie. Cantitatea procentuală a uneia dintre faze se obţine raportând segmentul opus (în

raport cu compoziţia fazei respective) la suma segmentelor. Segmentele se determină pe

orizontala de temperatură de punctele care reprezintă compoziţia aliajului şi a fazelor.

Proporţia fazelor în echilibru poate fi apreciată prin intermediul diagramelor Tamman,

constucţie grafică trasată sub diagrama de echilibru. Cunoscând diagrama de echilibru fazic se

pot trasa curbele calitative ale oricărui aliaj, prin aplicarea legii fazelor. Transformările fazice

conduc la modificări ale formei curbei de răcire.


24

3.3.5.2. Modele de software de analiză cantitativă a componenţiloraliajelor de aluminiu; aplicaţia Image-Pro Plus 6.0

3.3.5.2.1. Prelucrări de imagini cu IMAGE-PRO PLUS 6.0Image-Pro Plus este un program de prelucrare imagini, software-ul include cele mai

recente instrumente de analiză ştiinţifică şi industrială a imaginii: capturează, vizualizează,

îmbunătăţeşte imaginea, măsoară, clasifică, compară [97]. Descrierea de mai jos are rolul de

iniţiere în utilizarea programului IPP.

Despre aplicaţia Image-Pro Plus 6.0

Image-Pro Plus 6.0 este o

aplicaţie Windows- se deschide

utilizând butonul START →

Image-Pro Plus. Fereastra

deschisă a programului de lucru

cuprinde: o bară de meniu

(Menu Bar), o bară de unelte

(Tool Bar), zona de lucru a

aplicaţiei, o bară de stare

(fig.3.29). Fig. 3.29. Fereastra aplicaţiei Image-Pro Plus 6.0

Îmbunătăţirea clarităţii unei imaginii

Încărcarea imaginii din baza de date curentă

Se selectează File→Open …

şi se încarcă din baza de date a

documentul de analizat; în

fig.3.29 este expusă microstruc-

tura columnară a unui aliaj de

aluminiu, imagine nu prea clară

surprinsă pe microscop. Fig.3.30.Aplicarea modificărilor pe imagine a parametrilor de contrast

Parametrii de contrast, reglare şi salvare modificări

Process→Contrast Enhancement… din meniu pentru a afişa fereastra-dialog de reglare

a parametrilor. Au fost modificate mărimile pentru Brightness, Contrast si Gamma şi se

observă cum imaginea se schimbă (fig. 3.30), confirm şi salvez modificarea (Apply) .


25

Selectare zonă de interes dintr-o imagine

Dacă dorim analizarea unei anumite zone dintr-o imagine, selectăm imaginea cu AOI

(Area of Interest = zonă de interes) în jurul secţiunii de analizat din imaginea de bază care

selectează o zonă dreptunghiulară, pe care dorim să o mărim (fig.3.32(a)). Zona se măreşte

selectând Edit→Resize...de unde modificăm procentul de mărire (fig.3.32(b))

Fig.3.32 Selectare zonă de interes şi mărire pentru vizualizare detalii

Măsurarea şi numărarea obiectelor selectate

În fereastra Count/Size, alegeti opţiunea Measure→Select Measurements…din meniu.

Selectăm cele mai relevante măsurători pentru imaginea analizată (Aria, perimetru, etc.),

Selectez obiectul pe care doresc

să-l măsor Edit→Draw/Merge obiect,

mă poziţionez cu mouse-ul în

formatul dorit, dau click stânga şi

confirm zona cu click dreapta.Pentru

a măsura şi afişa pe desen rezultatul se

foloseşte iconulFig.3.37.Măsurare, numărare, centralizare obiecte selectate

Opţiunea View →Measurement centralizează toate măsurătorile într-un tabel şi le poate

sorta crescător sau descrescător ca în figura 3.37.

Salvare date obţinute

În fereastra de dialog Measurement Data, se selectează opţiunea: File→Data

to File pentru a salva datele într-un fişier Excel (.csv). Datele astfel salvate sunt apoi

utilizate în constituirea de grafice, tabele.


26

3.3.5.3. Utilizare calcule matematice vs. măsuri obţinute din prelucrareaimaginilor cu Image-Pro Plus 6.0

În scopul punerii în evidenţă a importanţei programului Image-Pro Plus 6.0, a stabilirii

proporţiei fazelor şi constituenţilor, în prima etapă am efectuat calcule aplicând regula

pârghiei. Datele se referă la aliajul de aluminiu ATSi7Mg0,3 turnat static şi sub influenţa

câmpului electromagnetic rotitor, pentru care am stabilit proporţia fazelor şi constituenţilor:

3.3.5.3.1. Proporţia fazelor- aplicând regula pârghieiSe formează: soluţie solidă α (dendrite + eutectic) + Si.

(3.12)

(3.13)

3.3.5.3.2. Proporţia constituenţilorSe formează: soluţie solidă α (dendrite) + eutectic (s.s.α.+Si).

(3.14)

(3.15)Pentru proba solidificată fără

câmp electromagnetic, prin

programul de prelucrare imagini -

IPP (figura 3.39) s-au obţinut

următoarele rezultate privind

proporţia constituenţilor:

45.87% eutectic (roşu)

54.13% dendrite de ssα (verde) Fig. 3.39. Microstructură AlSi7, turnată static, prelucrareImage-Pro Plus

Fig. 3.40. Microstructură AlSi7, turnată în câmp electromagneticrotitor, prelucrare Image-Pro Plus

Prin acelaşi program, pe o

probă turnată şi solidificată în

câmp electromagnetic rotitor, pro-

porţia constituenţilor s-a schimbat

(fig. 3.40) după cum urmează:

27.57% eutectic (roşu)

72.43% dendrite de ssα (verde).


27

CAPITOLUL 4. Determinări experimentale privind îmbunătăţireastructurii prin metode fizice şi metalurgice

4.1. Acţiunea vibraţiilor mecanice asupra condiţiilor de solidificare şi a structurii

4.1.1. Experiment 1: Aliaj ATSi12CuMgNiAliajul a fost realizat în condiţii industriale, într-o turnătorie din Braşov, SC

NEFERMETAL SRL Braşov, realizat din deşeuri de aluminiu îmbunătăţite conform

compoziţiei chimice a aliajului de piston cu Si, Ni şi Mn[50]. Aliajul lichid a fost turnat în

diferite forme cu timpi de solidificare diferiţi: în formă din AdF, cochilă metalică, lingotiere

Fig. 4.2. Masa vibrantă cu formele de turnare

şi picătură. Din aceeaşi şarjă s-au turnat

eşantioane în condiţii statice şi dinamice). În

fig. 4.2 am evidenţiat condiţiile experimentului

cu turnarea aliajului în cochila metalică

(lingura de turnare), în forma din AdF, toate

amplasate pe o platformă vibrantă, o masă de

debitat cu pânză banzic, în timpul funcţionării.

După pregătirea corespunzătoare a probelor extrase din fiecare eşantion au fost

analizate pe microscopul metalografic, iar microstructurile rezultate sunt prezentate în fig. 4.3.

Fig. 4.3. Microstructuri aliaj de piston turnate în AdF, cochilă metalică şi picătură -sus- nevibrat, jos-vibrat, mărire de x100

Se observă structura mult mai fină cu cât viteza de răcire a

probei este mai mare (AdF v mai mică, picătură v mult mai

mare). Au fost prelevate probe din fiecare zonă a probelor

pentru determinarea densităţii materialului şi după cântărirea

hidrostatică au fost reprezentate grafic curbele de densitate

rezultate (fig. 4.4). Deci numai condiţiile de solidificare şi

viteza de răcire sunt responsabile de modificările structurale. Fig.4.4 Variaţia densităţii, aliajul„Piston”, turnat în diferite forme


28

4.1.2. Experiment 2: Aliaj AlCu4În vederea supunerii la vibrare în timpul solidificării s-a elaborat aliajul Aliaj AlCu4 din:

prealiaj Al-Cu33 şi aluminiu 99,9 (bare+sârmă), conform reţetei. Temperatura de elaborare

înregistrată a fost de 780oC, sub strat de flux. Aliajul lichid a fost turnat în forme din:

cărămidă-vibrat pe instalaţie de turnare centrifugală 0 B

cărămidă-static 1 C

cărămidă-vibrat pe masă vibrantă(vibrator stomatologic) 2 D oscilaţii

oţel - OL 3 E.

Fig. 4.6. Curbele de răcire pentru aliajul AlCu4,turnat în diferite forme, vibrat şi nevibrat

În formele de turnare au fost

montate termocupluri ceea ce s-a

concretizat în curbele de răcire

prezentate în figura 4.6.

Probele au fost pregătite în

vederea analizării metalografice, în

urma căreia am obţinut microstruc-

turile prezentate în fig. 4.7.

Fig. 4.7. Microstructuri aliaj AlCu4 după forma şi modul de turnare,sus- nevibrate şi jos- vibrate, mărire de x250, respectiv x100

4.1.3. Experiment 3: AlSi7Mg0,3Aliajul AlSi7Mg0,3 (LM25) a fost elaborat din lingouri gata pregătite, turnat la

temperatura de 800oC. Turnarea a fost efectuată în forme de Cochilă din Oţel - OL(1,2),

Cărămidă -Nevibrat - C şi Cărămidă-Vibrat - C-V. Parametrii măsuraţi ai vibrării au fost:

f=50 Hz, a=15m/s2, v=14mm/s, A = 0,07 mm. Curbele de răcire sunt prezentate în figura 4.8


29

Fig. 4.8. Curbele de răcire ale aliajului AlSi7Mg0,3vibrat şi nevibrat

înregistrate de termocuplurile amplasate

în forma de turnare. Din analiza

curbelor de răcire se observă că viteza

de răcire este mai mare la forma supusă

vibraţiilor mecanice decât la cea care s-a

solidificat static. Prin evaluarea

microscopică au fost observate

structurile din fig. 4.9.

Fig. 4.9. Microstructuri AlSi7Mg0,3 turnat în diferite forme de turnare, mărire X100

Pentru determinarea densităţii

materialului s-a realizat cântărirea

hidrostatică pe un taler. Curbele de

densitate ale aliajului ATSi7Mg0,3

rezultate sunt expuse în fig. 4.10Fig. 4.10. Curbe densitate aliaj ATSi7Mg0,3 turnat în

diferite forme de turnare, nevibrate şi vibrate

4.1.4. Experiment 4: Solidificare dirijată AlSi7Mg 0,3 şi AlZn10Si7

4.1.4.1. Aliaj AlSi7Mg 0,3 - Solidificare dirijatăPrin aceste experimente am urmărit influenţa vibrării mecanice asupra zonei columnare,

simulată prin solidificarea dirijată în vederea formării cristalelor columnare, la baza probei

cilindrice am amplasat rondele din Cu (Ø30 x 13 mm), figura 4.13. Termocuplurile au fost


30

Fig.4.13. Creuzet din cărămidă cu rondeaua aşezatăpentru realizarea solidificării dirijate

montate şi în partea de sus şi în cea de jos a

formei de turnare din cărămidă refractară la o

distanţă de 15 mm de exteriorul probei (fig.

4.14 (b). Au fost pregătite două forme

cilindrice, una supusă la vibraţii mecanice, iar

cealaltă nevibrată. Termocuplurile au fost

acoperite cu argilă în vârf (fig. 4.14 (c).

.Figura 4.14. Montaj solidificare dirijată

a)-schiţă, b)-creuzet cu termocupluri c)-lipire cu argilă termocupluri

Am efectuat măsurători privind modificarea parametrilor specifici vibrării în funcţie de

frecvenţă şi am constatat că la frecvenţa de rezonanţă parametrii vibrării rezultaţi au avut

Analiza microstructurală a

fost realizată ţinând cont de

distanţa faţă de răcitor,

respectiv s-a analizat partea

inferioară, mijlocul şi partea

superioară a secţiunii. Modul

de amplasare a termocupluri-

lor şi zonele de observaţie

sunt expuse în figura 4.15.

Fig.4.15. Solidificare dirijată, aliaj AlSi7Mg0,3 a) schemă de principiu aliaj supus solidificării Microstructurizone solidificare: b) partea superioară a probei c) – mijlocul probei d) partea inferioară

Tabel 4.4. Măsurători pentru reglarea parametrilorvibrării

valorile maxime, deci rezonanţa

ansamblului vibrator + formă se asigură la

frecvenţa de 62Hz şi am optat în cadrul

determinărilor pentru solificarea sub

influenţa vibraţiior mecanice să utilizăm

frecvenţa de 62Hz.(tabelul 4.4).


31

Se observă fineţea microstructurii în partea inferioară a probei, la contactul cu răcitorul.

Cu cât ne depărtăm de zona de dirijare a solidificării, structura devine mai grosieră. După

dezbaterea barelor se observă rugozitatea probei vibrate faţa de cea nevibrată (fig.4.16 şi 4.18)

Fig. 4.16. Bare aliaj AlSi7Mg0,3a) Rugozitate probă nevibrată şi vibrată;

Macrostructură partea superioară b) probă nevibrată, c) probă vibrată

Fig. 4.18. Rugozitatea probelorde AlZn10Si7

4.1.4.2. Aliaj AlZn10Si7 - solidificare dirijatăLa alcătuirea şarjei am folosit lingouri turnate de AlSi7Mg0,3 (930 g) + ZnR1 (100 g).

Figura 4.19. Solidificare dirijată, aliaj AlZn10Si7,microstructuri pe zone solidificare, mărire x1000

După turnarea aliajului lichid

în forme de cărămidă refractară

supusă vibrării mecanice, la

analiza macroscopică a suprafeţei

probelor turnate din aliajul de

aluminiu AlZn10Si7 se observă

rugozitatea accentuată a probei

vibrate, figura 4.18.

Analiza microstructurii pe

zone de influenţă a solidificării

dirijate am efectuat-o pe regiunile

care, după atacul cu reactiv, au

prezentat nuanţe diferite ale

separărilor de elemente

componente, fig 4.19.

Pentru evidenţierea macrostructurii au fost imersate probele în reactiv (figura 4.20). La

prelucrarea probelor, în momentul în care barele de aliaj au fost tăiate în vederea

dimensionării corespunzătoare pentru analiză, pânza de flex s-a rupt de două ori, ceea ce

demonstrează că aliajul AlZn10Si7 este mai dur decât celelalte aliaje de aluminiu analizate la

care, la aceeaşi dimensiuni obţinute din turnare (Ø30-diametru) nu s-a întâmplat acest lucru.


32

Figura 4.20 Macrostructură probe sectionate solidificare statică dirijatăa) aliaj ATZn10Si7, b) AlSi7Mg0,3

De asemenea, probele de AlZn10Si7 au fost mai dificil de şlefuit. Admitem prezenţa unor

separări de compuşi intermetalici pe bază de Fe. În partea superioară a probei vibrate se

observă zone mai închise la culoare, sufluri. La baza eşantionului, unde efectul dirijării soli-

dificării s-a produs în contact cu proba de la baza creuzetului se pot vedea separări mai fine.

4.1.5. Experiment 5: Comparare efect vibraţii mecanice asupra solidificăriialiajelor AlSi7Mg0,3, AlSi12CuMgNi şi AlCu4

4.1.5.1. Turnarea şi monitorizarea aliajelor de aluminiuAlSi7Mg0,3, AlSi12CuMgNi şi AlCu4

Au fost studiate iniţial trei compoziţii, care acoperă o gamă largă de tipuri de structuri

întâlnite în practica industrială: AlSi7Mg0,3, AlSi12CuMgNi, AlCu4. La fiecare aliaj s-au

turnat, probe nevibrate şi vibrate. În vederea comparării efectului vibrării cu efectul vitezei de

răcire asupra condiţiilor de solidificare s-au turnat probe în forme metalice, codificate cu 00.

În cazul aliajului AlSi7Mg0,3 rezultatele analizei termice simple sunt prezentate prin

diagramele din figurile 4.22-4.27. Din analiza curbelor de răcire, fig.4.22, se observă că în

forma vibrată viteza de răcire este mai mare decât în cazul probei solidificate în forma

nevibrată. În ambele cazuri temperatura lichidus este 613,35 oC, iar temperatura solidus

(eutectică) în cazul probei vibrate este cu 1,25oC mai mică decât la proba nevibrată, fig.4.23.

Fig.4.22. Curbele de răcire înregistrate Fig. 4.23. Temperaturile de transformare


33

Este de remarcat că în cazul probei vibrate palierul eutecticului este mult mai pronunţat.

Analiza detaliată a vitezelor de răcire pentru cele două condiţii de solidificare (fig. 4.26), v ma-

xime în stare lichidă sunt: 4,6oC/s la proba nevibrată şi 6,7oC/s la cea vibrată. La proba vibrată

solidificarea primară şi transformarea eutectică se produc la v mai mari decât la cea nevibrată.

Fig.4.26. Curbele de răcire cu duratele Fig. 4.27. Determinarea coeficientuluide transformare global de transfer de căldură

Vibrarea determină micşorarea atât a duratei de cristalizare în intervalul de solidificare,

cât şi a duratei transformării eutectice, cu 50%, respectiv 31% (fig. 4.27). Modificarea

intervenită în intensitatea schimbului de căldură se poate cuantifica prin determinarea valorii

coeficientului global de schimb de caldură (HTC) pentru care avem în vedere porţiunile

corespunzătoare răcirii în faza lichidă a curbelor de răcire. Prelucrarea matematică a curbelor

experimentale determină ecuaţiile matematice corespunzătoare descrise de o funcţie exponen-

ţială, fig.4.27. În fig.4.28 se prezintă variaţia vitezei de răcire pentru diferite condiţii de lucru.

Fig. 4.28. Curbele de răcire pentru aliajul Fig. 4.29. Viteza de răcireAl-Cu4 solidificat în diferite condiţii în funcţie de parametrii vibrării

Vibrarea topiturii determină creşterea valorii HTC. În vederea ilustrării schimbărilor

structurale determinate de vibrare sunt prezentate structurile obţinute, fig. 4.31, 4.32 şi 4.33.

La aliajul hipoeutectic AlSi7Mg0,3 vibraţiile topiturii determină, în primul rând, micşorarea

dimensiunilor separărilor de Si şi de compuşi intermetalici, dendritele de s.s.. devin mai

rotunjite şi uniforme, fără schimbarea sensibilă a dimensiunilor lor, 130 μm.


34

Fig. 4.31. Structura aliajului AlSi7Mg0,3,fără şi cu vibrare, mărire x250

Fig. 4.32. Structura aliajului AlSi12CuMgNi fără şi cuvibrare, mărire x100

La aliajul AlSi12CuMgNi, atât la turnarea în AdF, cât şi în cochilă, se constată că

micşorarea DAS de la 77μm la 40 μm, respectiv de la 30μm la 15μm, iar proporţia

eutecticului a crescut în mod semnificativ, odată cu finisarea separărilor de Si.

Fig. 4.33. Structura aliajului AlCu4 fără şi cu vibrare, mărire x250

La aliajul binar Al-Cu efectul vibrării se manifestă prin micşorarea dimensiunilor ramurilor

secundare ale dendritelor, de la 245m, la 148m, cât şi prin rotunjirea acestora.

Construim diagrama din fig.4.34 acceptând relaţia (4.4) pentru descrierea interdependenţei

între distanţa dintre ramurile dendritice secundare (d) şi viteza de răcire (v). Menţionez că la

Fig 4.34. Corelaţia între viteza de răcire şiparametrul dendritic

această serie de experienţe variaţia vitezei de

răcire este determinată şi de vibrarea

topiturii.

Pentru aliajele din grupele A şi C,

valorile experimentale (v, d) se suprapun, cu

aproximaţie bună, dreptei.


35

4.1.5.2. Variaţia parametrului dendritic în funcţie de viteza de răcireGranulația fină a structurii este estimată prin distanța dintre ramurile dendritelor (parame-

tru dendritic (d))[83]. Deoarece figura 4.34, prin intermediul vitezei de răcire, evidenţiază o

legătură clară între parametrul dendritic (d) şi condiţiile de turnare (nevibrat/vibrat) în

continuare prezint analiza detaliată a acestei interdependenţe; menţionez că la aceasta, variaţia

vitezei de răcire este determinată numai de condiţiile de turnare a probelor: nevibrate/vibrate.

Unii cercetători au ajuns la concluzia că între v şi d există o interdependenţă logaritmică

[28], reciprocitatea faţă de d este descrisă de ecuația: (4.4)

unde: d- distanţa dintre ramurile secundare ale dendritelor sau separările de Si primar (m)

v - viteza de răcire (oC/s)

B, n – constante

În vederea reprezentării grafice am ales să utilizez două compoziţii dintre cele mai uzuale,

ATSi7Mg0,3 şi AlCu4, aliaje pentru care s-au realizat curbe de răcire, în condiţii statice şi

prin tratarea topiturii cu vibraţii mecanice. Interdependenţa dintre v şi d este stabilită pentru

unele aliaje, de exemplu aliajul ATSi7Mg0,3 este reprezentat grafic după relaţia [64]:

(4.5)În situaţia aliajului AlCu4, din condiţiile obţinute la răcire am determinat d şi am

reprezentat diagrama(fig.4.36). Pe baza determinărilor anterioare, pentru aliajul ATSi7Mg0,3,

din condiţiile obţinute la răcire s-a determinat v pe baza căruia am obţinut prin calcul lg(v) şi

lg(d), deci am obţinut valoarea d, date pe care le-am utilizat la reprezentarea diagramei din

figura 4.36. Am reprezentat lg(d) în funcţie de lg(v), după obţinerea curbelor am trecut la pre-

lucrarea lor matematică şi am obţinut şi coeficienţii pentru formarea ecuaţiei aliajului AlCu4.

Din diagrama obţinută observă că la ATSi7Mg0,3 vibrarea modifică foarte puţin granulaţia, în

Fig. 4.36 Variaţia parametrului dendritic în funcţie devaloarea vitezei de răcire

timp ce la aliajul AlCu4 parametrul

dendritic(d) se micşorează cu 40%, datorită

creşterii vitezei de răcire de la 1,15 la

2,1oC/s, această creştere este determinată de

vibrarea topiturii. Întrucât în literatura de

specialitate nu există relaţia stabilită pentru

aliajul AlCu4, ecuaţia rezultată din calcu-

lele efectuate pe proba de AlCu4 pentru

care s-a realizat funcţia polinomială este:

(4.6)


36

4.1.6. Determinarea coeficientului global de transfer de căldură prinanaliza termică simplă a aliajelor de aluminiu

Deoarece vibraţiile mecanice aplicate topiturii în vederea finisării structurii influenţează

intensitatea schimbului de caldură între topitură şi formă, consider oportună prezentarea

detaliată a metodei de determinare a coeficientului global de tranfer de căldură aplicată în

cadrul lucrării; cunoaşterea cât mai precisă a valorii acestui coeficient prezintă importanţă

deosebită pentru softurile ce modelează procesul de solidificare pentru proiectarea tehnologiei

de turnare în scopul optimizării acestora prin dimensionarea şi amplasarea corespunzătoare

atât a reţelei de turnare, cât şi a maselotelor în vederea eliminării defectelor de turnare [10].

Pentru atingerea acestui scop, numeroase studii au fost realizate în ultimii ani şi au fost

intensificate în cercetările în acest domeniu [21], [22], [31], [78].

4.1.6.1. Determinări experimentale, rezultateÎn cadrul determinărilor experimentale au fost turnate probe cilindrice şi tubulare în forme:

din grafit(G), cărămidă refractară(C) şi forme

din silicat de sodiu (S), din aliaje neferoase:

Pb, aliaj de lipit PbSn37, silumin hipoeutectic

AlSi7Mg0,3 şi silumin de compoziţie

eutectică, AlSi12. În toate cazurile s-a lucrat

cu forme închise, iar alimentarea cavităţii

formei cu aliaj lichid s-a realizat prin turnare

directă, prin pâlnia de turnare practicată în

peretele superior al formei (fig.4.38).Fig.4.38. Forma de turnare, cu

temocuplul montat

La măsurarea temperaturii s-au folosit termocupluri de tip K amplasate la jumătatea înălţimii

probei şi în mijlocul secţiunii transversale. Dimensiunile probelor turnate şi caracteristicile

geometrice şi termofizice necesare calculării coeficientului w (4.16) sunt prezentate în tabelul:

Tabelul 4.14 Codificarea probelor şi constantele exponentului


37

Indicele “p” de la proba 4-C-p înseamnă că forma a fost preîncălzită iar indicele “v”

de la proba 6-C-v semnalează că în timpul solidificării forma a fost supusă unor vibraţii

mecanice. În cazul aliajelor densitatea şi căldură specifică s-au calculat cu regula aditivităţii.

În continuare se prezintă descrierea detaliată a etapelor de lucru în cazul probei 1-C.

Fig.4.39. Curba de răcireînregistrată pentru proba 1-C

Fig.4.40. Curba de răcire experimentală şi ceacalculată pentru temperaturi peste cea de solidificare

Pe curba de răcire înregistrată şi cea calculată conform ecuaţiei (3.3), se suprapune perfect

curba experimentală (ecuaţia (4.7)), fig. 4.40: t=247,6+182.exp(-0,0093.τ), (4.7)

Deoarece în ecuaţia (4.7) obţinută, valorile coeficienţilor “t0 „ şi „(tk –t0)” diferă de cele

impuse de condiţiile iniţiale ale experimentului şi care au stat la baza deducerii relaţiei (4.8),

se trece la înlocuirea acestora, rezultând ecuaţia: t=30+397,86.exp(-0,0093.τ), (4.8)

care nu se mai suprapune cu curba experimentală, fig. 4.41. Suprapunerea curbei

corespunzătoare ecuaţiei (4.8) cu curba experimentală se realizează prin înlocuirea

exponentului “w” cu unul corectat ‘’ wcorectat’’, în aşa fel încât să asigure aproximarea cât mai

buna a curbei de răcire experimentală aferentă răcirii aliajului în faza lichidă. Prin încercări,

din ecuaţia (4.8), rezultă ecuaţia (4.9), t=30+397,86.exp(-0,0033.τ) (4.9)

Fig.4.41. Curba de răcire înregistrată si curbelecorespunzătoare ecuaţiilor (4.7), (4.8), (4.9) pentru

proba 1-C

Ecuaţia (4.9), prin coeficienţii

“t0 „ şi „(tk –t0)” respectă condiţiile

iniţiale şi în acelaşi timp prin alegerea

adecvată a lui wcorectat se suprapune, cu

aproximaţie bună, cu curba de răcire

experimentală pentru temperaturi mai

mari decât cea lichidus, în cazul de

faţă, decât temperatura de solidificare,

fig. 4.41.


38

În continuare, pe baza valorii coeficientului “wcorectat” din ecuaţia (1.c) se calculează

coeficientul global de transfer de căldură, rezultând, k= 0,00065 cal/s.grad.cm2. Valorile

corespunzatoare coeficienţilor din ecuaţia (4.8), “wcorectat” şi al coeficientul global de transfer

de căldură sunt trecute în tabelul 4.15. Pentru proba 2-G rezultatele calculelor sunt prezentate

în tabelul 4.15.

Tabelul 4.15. Valorile coeficienţiilor din ecuaţia (1.a), “wcorectat” şi al coeficientulglobal de transfer de căldură

Aliajului de lipit PbSn37 s-a turnat în forme din cărămidă refractară nepreîncălzit şi

preîncălzit la 100oC. În fig. 4.42 apar curbele de răcire înregistrate (a), iar în (b).porţiunile din

curbele de răcire corespunzatoare răcirii în stare lichidă, cele ale ecuaţiilor de regresie deduse.

Fig. 4.42. Curbele de răcire înregistrate pentru probele 3-C si 4-C-p (a) şiporţiunile corespunzătoare fazei lichide (b)

Parametrii vibrării mecanice a formei pentru proba 6-C-v sunt f=50Hz, A=0,07mm,

v=14mm/s şi a=15m/s2[6], iar curbele de răcire pentru probele 5-C şi 6-C-v reies din fig.4.43.

Fig.4.43. Curbele de răcire înregistrate pentru probele 5-C şi 5-C-v (a) şiporţiunile corespunzătoare fazei lichide (b)


39

S-au turnat trei probe în forme din silicat de sodiu (7S, 8S, 9S): piesa tip bară Ø60x150,

piesa cilindrică cu raportul H/Ø mare, cu Ø100/40x150x30mm, piesa cilindrică cu raportul

H/Ø mic, cu Ø160/100x100 x30 mm. Raportul între volumul probelor metalice turnate şi

volumul formei în vederea obţinerii unei imagini mai clare asupra schimbului termic între

aliajul lichid şi formă este: la proba S-7 este 0,125, la S-8 este 0,266, iar la S-9 este 0,371.

Tabelul 4.16 Compoziţia chimică a aliajului AlSi12

Element Al Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Pb Sn Ni V Ti

Conţinut [%] 87,3 9,7 0,8 0,8 0,14 0,3 0,03 0,74 0,07 0,06 0,02 0,01 0,03

Având în vedere compoziţia complexă a siluminiului (tabelul 4.16), s-a calculat

temperatura eutectică, cu relaţia lui Mondolfo (4.5):

tEcalc= tE0 – (12,5/[Si]) {(4,43[Mg]+1,43[Fe]+ +1,93[Cu]+1,7[Zn]+3[Mn]+4[Ni])}≈ 570 ºC (4.10)

unde: tE0- temperatura eutectică din diagrama de echilibru termic Al-Si, 577 ºC

tEcalc- temperatura eutectică pentru aliajul complex aliat

[Mg]-concentraţia elementului de aliere (impurităţii metalice).

În fig. 4.44 (a) se prezintă schiţa formei de turnare şi modul de amplasare a

termocuplurilor, una pe jumătatea grosimii de perete, a doua la 10 mm de la suprafaţa piesei şi

a treia chiar la suprafaţa interfazică topitură-formă. În figura 4.44(b) se prezintă forma gata

pregatită de turnare, iar în figura 4.44(c) montajul folosit la înregistrarea curbelor de răcire.

Fig. 4.44. Formele de turnare şi montajul folosit

Pentru calcularea valo-

rii coeficientului global

de transfer de căldură

s-au folosit curbele

înregistrate de termo-

cuplurile amplasate în

mijlocul secţiunii, fig.

4.45(a).

Fig. 4.45.Curbele de răcire înregistrate pentru probele 7-S, 8-S si 9-S(a) şi porţiunilecorespunzătoare fazei lichide(b)


40

La toate cele trei curbe de răcire se observă fenomenul de subrăcire atât la cristalizarea

primară, cât şi la transformarea eutectică. Temperaturile eutectice indicate de curbele de

răcire sunt cu 0,6-2 grade mai mari decât valoarea calculată cu relaţia lui Mondolfo.

Prin prelucrarea curbelor corespunzătoare răcirii aliajului în stare lichidă, fig. 4.45(b), au

rezultat ecuaţiile de regresie de forma (4.7). Prin încercări, pentru coeficientul wcorectat, au

rezultat valorile 0,0009; 0,002 respectiv 0,0012 s-1.

Pentru valoarea coeficientului global de transfer de căldură obţinem valori mult mai mici

decât cele semnalate în [78]: 0,00088 (S7), 0,00196 (S8), 0,00108 [cal/s.grad.cm2] (S9).

La toate probele turnate criteriul Biot este mult mai mic ca unu (variază în intervalul

0,005-0,006) ceea ce înseamnă că în timpul răcirii aliajului lichid, căldură transportată din

interiorul topiturii la suprafaţa interfazică topitura-formă este mult mai mare decât cea

care poate fi preluată de materialul formei, ceea ce a determinat o solidificare în volum.

4.2. Efectul câmpului electromagnetic rotitor asupra structuriiÎn vederea studierii modificării structurii aliajelor neferoase de turnare solidificate în

câmp electric rotitor au fost efectuate mai multe teste pe aliaje din sistemele Zn-Al şi Al-Si, la

diferite frecvenţe şi intensităţi ale câmpului electric. Prezintă importanţă, de asemenea, şi

aflarea în ce interval de temperatură se poate acţiona asupra structurii.

4.2.1. Etalonarea aparaturii cu aliajul WoodMontajul realizat pentru îndeplinirea acestui scop a fost testat în prealabil utilizării

aliajelor neferoase propuse, utilizând aliajul uşor fuzibil, Wood (Bi=50%; Pb=25%;

Sn=12,5% şi Cd=12,5%) a cărui temperatură de topire este de 71 oC. Sub acţiunea câmpului

electric rotitor, topitura din forma de turnare este supusă unor forţe centrifugale ceea ce

determină ridicarea topiturii pe pereţii formei. De aceea în partea superioară a formei de

turnare am aplicat o bucşă dintr-un material refractar, care limitează fenomenul de ridicare a

topiturii pe pereţii formei de turnare în timpul acţiunii câmpului electric rotitor. S-a constatat

faptul că rotirea coloanei de metal lichid din forma de turnare intervine numai de la o anumită

valoare a frecvenţei câmpului electic rotitor. Astfel că la determinările experimentale agitarea

maximă a topiturii, la o anumită frecvenţă a câmpului electric rotior, s-a asigurat prin cuplarea

- decuplarea curentului la intervale de 2-3 secunde sau/şi inversarea sensului de rotaţie cu

ajutorul unui întrerupător bipoziţional.

În cadrul determinarilor experimentale s-au folosit aliajul ATSi7Mg0,3 şi ZnAl4Cu1T,

încărcătura a fost formată din bucăţi de aliaje cu compoziţiile gata pregătite.


41

4.2.2. Experiment 1: Aliaj ATSi7Mg0,3Aliajul de aluminiu a fost supraîncălzit la temperatura de 750oC. După topire, aliajul

lichid a fost introdus în forma de turnare fixată în centrul dispozitivului de generare a

câmpului electric rotitor din figura 4.47. Materialul a fost iniţial supus vitezei de 3000 rot/min

Fig 4.47. Modul de aşezare al formei în generatorul decâmp electric rotitor şi amplasarea termocuplurilor

(frecvenţa industrială) pentru ca treptat să se

majoreze până la viteza maximă (5420

rot/min). Temperatura în timpul solidificării a

fost măsurată la 611oC, valoare ce se

încadrează în zona bifazică şi sunt condiţii

corespunzătoare ca acţiunea câmpul electric

rotitor să se exercite asupra structurii probei.

Variaţia vitezei de rotaţie a coloanei de metal lichid în funcţie de timp, la diferite frecvenţe

ale câmpului electric rotitor este prezentată în fig. 4.49(a), iar modul de lucru pentru

înregistrarea variaţiei formei suprafeţei libere a topiturii supusă acţiunii RMF, în fig. 4.49(b).

Fig.4.49. Variaţia vitezei de rotaţie a coloanei de metal lichid în funcţie de timp (a) şi modul de înregistrare (b)

La aliajul AlSi7Mg0,3, cu interval de solidificare, se observă globulizarea dendritelor de

s.s. odată cu micşorarea dimensiunilor acestora. Si eutectic nu suferă modificări

semnificative de formă şi dimensionale. În mijlocul probei cilindrice se observă atât finisarea

dendritelor de soluţie solidă α, cât şi creşterea proporţiei eutecticului, fig. 4.50 [38].

Fig. 4.50. Structura aliajului AlSi7Mg0,3 solidificat în câmp electromagnetic rotitor:a) static; b)câmp electromagnetic-partea de sus şi c) la mijloc


42

4.2.3. Experiment 2: Aliaj ZnAl4Cu1Aliajul ZnAl4Cu1 a fost turnat static şi sub influenţa câmpului electric rotitor. Variaţia

vitezei de rotaţie (diagrama din fig.4.51) şi structurile obţinute sunt prezentate în fig. 4.53 [53]

Fig. 4.51. Variaţia vitezei de rotaţie acoloanei de metal lichid în funcţie de timp

În cazul acestui aliajul de compoziţie uşor

hipoeutectică, modificările structurale sunt

semnificative şi se manifestă atât prin dispariţia

dendritelor columnare şi globulizarea acestora, cât

şi prin apariţia eutectoidului fin în structura

aliajului, într-o proporţie mult mai mare decât cea

indicată de legea segmentelor inverse (18 %).

Fig. 4.53. Structura aliajului ZnAl4Cu1solidificat normal şi în câmp electric rotitor a) static;b)câmp electromagnetic-partea de sus şi c) la mijloc

Schimbările structurale pot fi atribuite acţiunii câmpului electric asupra topiturii în curs de

solidificare, prin influenţarea câmpului de repartiţie a concentraţiei elementelor de aliere [53].

4.2.4. Experiment 3: Aliaj AlSi7Mg0,3 - solidificare dirijată

Aliajul AlSi7Mg0,3 a fost retopit şi turnat

pentru studiul solidificării dirijate a materialului

lichid. La baza creuzetului am montat rondele

din bronz de dimensiunea Ř25 x 15. Proba

turnată static prezintă structură columnară,

evidenţiată prin atacul probei cu soluţie de

KOH, utilizat pentru analiza microscopică în

care este conturată “d” (grosimea ramurilor

dendritelor) fig. 4.55. Macrostructura a fost

pusă apoi în evidenţă cu reactivul CuCl2,

diluţie 10% în apăFig. 4.54. Aliaj AlSi7Mg0,3 solidificat în câmp electric rotitor a) Macrostructură probă,

b)Microstructură partea superioară 1-mărire x 100, 2-mărire x250, 3-eutectic; c) Microstructurămijloc1-mărire x100, 2-x200, d) Microstructură partea de jos 1- structură uniformă, 2- Si primar


43

Prin corodarea selectivă a

suprafeţei probei supusă atacului

cu reactivul menţionat se

conturează compuşii prezenţi,

scoţând în evidenţă “D”- diametrul

dendritelor rezultate după

solidificare. Limitele dendritelor

sunt puse în evidenţă de zonele

care strălucesc. La proba supusă

influenţei câmpului magnetic se

observă structura globulară, pe

când la turnarea statică, în forma

dirijată este evidenţiată structura

columnarăFig.4.55. Aliaj Asi7Mg0,3 turnat static a) Macrostructură probă,b)schiţă analiză c) amplasare răcitor şitermocuplu; Microstructuri: d) partea superioară, e) zonă columnară, f) partea inferioară

Fig. 4.58. Eşantion ATSi7Mg0,3, câmp electric rotitor-solidificare dirijatăa) atac KOH, b) atac CuCl2,c) atac reactiv Keller

Probele de aliaje de aluminiu solidificate dirijat prezintă în zona inferioară, unde

contactul cu răcitorul a fost mai intens, separări mai mici, deci efectul este mai intens, fig 4.58

4.3.Influenţa vitezei de răcire asupra structurii. Determinări experimentale,rezultate

4.3.1. Experiment 1: Aliaj ADC12 turnat în condiţii industriale

Aliajului ADC12 a fost elaborat din deşeuri în condiţii industriale, într-un cuptor

basculant cu creuzet de grafit, încălzit cu gaz metan şi solidificat prin turnarea în diferite

condiţii/forme ce asigură viteze de răcire într-un interval larg de valori: turnate sub formă de

lingou (L), în amestec de formare (AdF); în cochilă (c) şi turnate sub presiune (TSP), fig. 4.61

[52]. Topitura nu a fost supusă niciunei operaţii de îmbunătăţire a structurii.


44

Fig. 4.61. Aliaj ADC12 a) în stare lichidă în cuptor; b)turnat în lingou; c) în amestec de formare;d), e) turnare în cochilă –cochila şi piesa realizată din această cochilă; f) piesă turnată sub presiune. [52]

Pe baza observaţiilor efectuate pe o aceeaşi şarjă am putut evidenţia diferenţe structurale

semnificative care apar la turnarea prin diferite metode (figura 4.62). Structura piesei turnată

în AdF confirmă compoziţia eutectică a aliajului formată din eutectic, cu separări aciculare

lungi de Si eutectic şi se constată prezenţa Fe sub forma unor separari aciculare de Al3Fe.

Fig. 4.62.Microstructuri piese ADC12 a) Lingou b) Amestec de formare, c) Cochilă, d) TSP

La lingoul turnat, datorită vitezei mai mari de răcire, se observă deplasarea structurii în

zona hipoeutectică, prin apariţia unor dendrite de s.s., separările aciculare de Si eutectic au

lungimi mai mici decât în cazul turnării aliajului în AdF, iar datorită vitezei mai mari de răcire

Fe apare sub forma unor separari poligonale în care este prezent sub formă de AlFeMn.

(nuanţă mai deschisă decât separările primare de Si).

În cazul aliajului turnat TSP, structura prezintă, clar, morfologia unei structuri

hipoeutectice: separările de Si eutectic şi cele pe bază de compuşi intermetalici au formă

globulară (lungime/lăţime tinde către 1) şi sunt repartizate uniform la limitele dendritelor de

soluţie solidă alfa, iar pe lângă finisarea fazelor, asigură omogenitate structurală maximă.

Creşterea vitezei de răcire de la tehnologia de turnare în cochilă la TSP determină atât

creşterea proporţiei dendritelor de ss, cât şi finisarea acestora [35]. Deci în această situaţie se

observă că viteza de răcire influenţează în măsură mai mare îmbunătăţirea structurii.


45

4.3.2. Experiment 2: Aliaj ATSi5Cu1: Îmbunătăţirea structurii prin aplicareasimultană a procedeelor metalurgice şi fizice de îmbunătăţire a structurii

În această serie de probe am urmărit efectul cumulativ al diferitelor metode de

îmbunătăţire a structurii unui aliajului hipoeutectic ATSi5Cu1. Îmbunătăţirea structurii

include tratamente aplicate topiturii în scopul finisării Si din eutectic, tratamente în vederea

finisării granulaţiei (D) şi a structurii interne a dendritelor şi tratamente în vederea diminuării

influenţei negative a compuşilor cu bază Fe, deci presupune utilizarea substanţelor

modificatoare şi acţiunea tipurilor de transformare, conform schemei prezentate în fig.4.65.

Fig. 4.64. Reprezentare pentru îmbunătăţirea structurii aliajului ATSi5Cu1

Prin turnarea probelor în forme diferite ce au asigurat modificarea vitezei de răcire în

limite largi, s-a urmărit compararea metodelor metalurgice de îmbunăţăţire a structurii cu cele

Fig. 4.67. Granulaţia s.s.. din aliajul ATSi5Cu1 înfuncţie de tehnologia de elaborare-turnare

Fig. 4.68. Gradul de modificare a Si eutectic din aliajulATSi5Cu1în funcţie de tehnologia de elaborare(modificare+afânare) turnare (viteza de răcire)

fizice, prin creşterea vitezei de

răcire. Rezultatele determinărilor

experimentale sunt prezentate în

diagramele din fig. 4.68, 4.69.

Rezultate obţinute

I. Modificarea cu Na:

nu acţionează asupra dimensiu-

nilor cristalelor de s.s. proeutec-

tectică; finisarea granulaţiei este

determinată de creşterea vitezei de

răcire.

II. Aplicarea concomitentă a Na

şi a elementelor greu fuzibile a

condus la micşorarea dimensi-

unilor liniare medii ale separărilor

de Si din eutectice, finisarea

granulaţiei s.s.. proeutectice.


46

III. Utilizarea de elemente greu fuzibile

Se obţine finisarea granulaţiei prin micşorarea dimensiunii cristalelor de s.s.. proeutectică

şi micşorarea dimensiunilor liniare ale separărilor de Si din eutectic datorată acţiunii indirecte

a elementelor greu fuzibile care prin finisarea granulaţiei s.s. micşorează grosimea spaţiilor

interdendritice ocupate de lichidul eutectic ceea ce determină micşorarea dimensiunilor

plăcuţelor de Si fără să acţioneze asupra mecanismelor lor de germinare sau creştere. Odată cu

creşterea vitezei de răcire, efectul de finisare a granulaţiei sub influenţa elementelor greu

fuzibile se micşorează devenind practic “0” la turnarea în cochilă.

*La turnarea în cochilă tratamentul pentru finisarea structurii (modificare sau

afânare) este nejustificat.

4.3.3. Experiment 3: Aliaj AlMg - EN AC 5083În cadrul acestei serii de determinări s-a studiat structura aliajului EN AC 5083 în

funcţie de condiţiile de răcire. Elaborarea aliajului s-a realizat din materiale gata pregătite la

temperatura de 730oC. Turnarea aliajului s-a făcut în forme confecţionate din diferite

materiale în vederea modificării vitezei de răcire în care am amplasat câte un termocuplu

pentru înregistrarea variaţiei temperaturii în funcţie de timp, figura 4.71(a), (b), (c).

În paralel s-a turnat şi o probă

solidificată dirijat, figura 4.71 (d).

În vederea lărgirii domeniului de

observare a influenţei vitezei de

răcire asupra structurii s-au turnat

benzi prin metoda melt-spinning-

low pressure (MS-LP). Pe baza

determinărilor anterioare [38] s-a

admis că viteza de răcire în acest

caz a fost de 5•105 oC/s.

a. forma din cărămidă refractară;b. montaj- vedere generală;c. probă picatură, cu suport din Cu şi

forma din cărămidă refractară;d. proba pană-piramidă turnată în

cochilă din Cu;e. formă solidificare dirijată, cu suport

din Cu şi forma din AdF;f. instalaţia MS-LP şi banda obţinută;

T-poziţia termocupluluiFig 4.70. Forme folosite la turnarea epruvetelor solidificate cu diferite viteze de răcire:


47

Fig. 4.71 Curbele de răcire înregistrate Fig.4.72. Vitezele de răcire determinate prinderivarea curbelor de răcire

Curbele de răcire înregistrate apar în figura 4.72. Pentru determinarea vitezei de răcire s-a

trecut la derivarea acestor curbe. În fig. 4.73 sunt prezentate curbele de variaţie pentru vitezele

de răcire înregistrate în cazul probelor “Pană” şi “Dirijat-jos”. Structurile semnificative

obţinute la probele solidificate cu diferite viteze de răcire sunt prezentate în figura 4.74.

Fig. 4.73. Microstructura probelor solidificate cu diferite viteze de răcire:a) proba pană-sus; b) proba pană-jos (vârf) si c) banda turnată prin metoda MS-LP

Se observă că în vârful probei pană structura este formată din dendrite de dimensiuni foarte

diferite: dendritele grosolane (35-50 m) şi fine (3-5m). Această structură se explică prin

începerea procesului de cristalizare în lingura de turnare, cu viteză de răcire mică şi

finalizarea procesului de solidificare în forma de Cu, la viteză mai mare. Prin măsurători

directe şi prin analiza cantitativă a structurilor înregistrate, figura 4.75, cu programul IPP 6.0,

s-au obţinut valorile maxime, minime şi medii pentru parametrul dendritic (d), tabelul 4.19.

Tabelul 4.18. Date pentru determinarea interdependenţei lg(d) = lg(v) + n


48

Fig.4.75. Reprezentare pentru determinareainterdependentei : lg(d) =n• lg(v) + m

Construind diagrama lg(d) în funcţie de

lg(v), fig. 4.75, şi prin prelucrarea matematică a

datelor experimentale rezultată ecuaţia:

lg(d) =-0,28•lg(v) + 2,02, (4.15)

În paralel, în figura precedentă s-a reprezentat

această interdependenţă şi pentru aliajul

AlSi7Mg0,3: lg (d) = - 0,4•lg(v) + 2,37 [44].

4.4. Concluzii parţialeStudiul se bazează pe metode fizice de îmbunătăţire a structurii deoarece metodele

metalurgice utilizate în prezent prezintă dezavantajul că la reciclarea materialelor elementele

folosite la finisarea structurii unor categorii de aliaje, apar ca impurităţi pentru alte categorii

de aliaje indicate de fi obţinute prin prelucrarea deşeurilor. Pentru a obţine proprietăţi optime

dintr-un aliaj trebuie ca spaţiul dintre dendrite să fie redus şi să fie distribuit omogen în masa

materialului, iar răspunzătoare de aceasta este rata de solidificare care determină fineţea

microstructurii, mărimea şi distribuţia fazelor intermetalice şi profilurile de segregare al

aluminiului în faza α.

În prezenta lucrare se încearcă stabilirea unei dependenţe între metodele aplicate

pentru îmbunătăţirea structurii şi dimensiunile dendritelor vizualizate în structură. Astfel, vom

evidenţia valorile rezultate urmărind grosimea ramurilor dendritelor (d) şi a diametrului

dendritei (D) (figura 4.78).

Datorită vibrării se influenţează D şi L;

Câmp electromagnetic rotitor d şi L

Microstructura ne permite să vizualizăm

d şi L,

Macrostructura scoate în evidenţă D şi L.

Figura 4.76. Ilustrare dendrită aliaj AlMg şi evidenţiere parametrii de măsuraturmăriţi prin metodele fizice de îmbunătăţire a structurii


49

CAPITOLUL 5. Concluzii finale; contribuții proprii şi perspectiveviitoare de cercetare. Lucrări publicate

5.1. Concluzii finaleMetodele fizice de îmbunătăţire a structurii experimentate au demonstrat posibilitatea

îmbunătăţirii structurii aliajelor cu bază de aluminiu, dar au pus în evidenţă şi limitele acestor

tehnologii, ceea ce explică atât neaplicarea acestor metode în producţie, cât şi amplificarea

cercetărilor în această direcţie. Principalele neajunsuri ale metodelor fizice sunt legate de

reglarea dificilă a parametrilor de rezonanţă la care obţinem efecte mari de finisare a structurii

(în cazul vibrării), la solidificarea sub influenţa câmpului electromagnetic rotitor, intensitatea

acestuia variază pe secţiunea probei ducând la o structură neomogenă, iar prin creşterea

vitezei de răcire se constată o serie de probleme la produsele masive.

5.1.1. Concluzii rezultate la aplicare de vibraţii mecanice topiturilor în curs desolidificare

Am stabilit prin măsurătorilor că rezonanţa ansamblului vibrator + formă se asigură la

frecvenţa de 62 Hz, frecvenţă pe care am utilizat-o în cadrul experimentelor.

La solidificarea dirijată observăm fineţea microstructurii în partea inferioară, la contactul

probei cu răcitorul; cu cât ne depărtăm de zona de contact, structura devine mai grosieră.

La proba statică observăm cristalizare columnară, iar la cea vibrată formă echiaxială.

Vibrarea topiturii determină creşterea rugozităţii suprafeţei probelor.

La forma vibrată viteza de răcire este mai mare decât la cea solidificată static.

Vibraţiile nu acţionează întotdeauna în mod pozitiv asupra compactităţii aliajului, ceea ce

presupune degazarea avansată a topiturii înainte de turnare.

5.1.1.1. Concluzii privind valorile coeficientul global de transfer de căldură Turnarea în forme de grafit determină creşterea coeficientului global de transfer de

căldură de aproximativ 4 ori faţă de turnarea în forme din cărămidă refractară.

Preîncălzirea formei determină micşorarea coeficientului HTC de aproximativ 2,4 ori.

Vibrarea formei de turnare determină creşterea HTC de aproximativ 2,5 ori, datorat

pătrunderii aliajului lichid în denivelările suprafeţei formei ceea ce determină un contact

mai bun între topitură şi materialul formei, dar conduce la creşterea rugozităţii suprafeţei.

Valorile obţinute pentru HTC (2,34-25,41)∙10-4 [cal/s.grad.cm2] pentru diferite condiţii de

turnare demonstrează că acest parametru nu poate fi considerat ca o constantă a

materialului formei de turnare.


50

5.1.2. Concluzii în cazul acţiunii câmpului electromagnetic rotitorasupra topiturilor în curs de solidificare

Determinările asupra aliajului Wood evidenţiază că rotirea coloanei de metal lichid din

forma de turnare intervine doar la o anumită valoare a frecvenţei câmpului electic rotitor.

La aliajul AlSi7Mg0,3 se constată globulizarea dendritelor de soluţie solidă alfa şi

micşorarea dimensiunilor acestora, dar şi creşterea proporţiei eutecticului.

La proba turnată static, la transformarea eutectică apare fenomenul de subrăcire care nu

este prezent şi la proba turnată în câmp electric rotitor.

Acţiunea RMF asupra structurii se observă şi la solidificarea cu gradient termic minim.

5.1.3. Concluzii la îmbunătăţirea structurii printr-o viteză mare de răcire Prin turnarea prin diferite metode a aceluiaşi aliaj de aluminiu eutectic viteza de răcire

este răspunzătoare de deplasarea morfologiei structurii în domeniul hipoeutectic.

Prin tehnologiile de turnare ce asigură viteze mari de răcire se poate realiza modificarea

formei Si eutectic fără modificarea metalurgică a structurii.

Influenţa negativă a Fe se poate diminua prin compactarea formei separărilor cu conţinut

de Fe aplicând viteze mărite de răcire în timpul solidificării sau prin aliere cu Mn.

Turnarea sub presiune pe lângă finisarea fazelor, asigură omogenitate structurală maximă,

determină atât creşterea proporţiei dendritelor de s.s., cât şi finisarea acestora.

Prin metoda MS-LP granulaţia se micşorează de la 217 m la 3,5 m (98 %).

5.2. Contribuții propriiÎn vederea studierii solidificării aliajelor neferoase de turnătorie în câmp vibrator s-a

conceput un stand experimental care să permită solidificarea sub influenţa vibraţiilor

mecanice, montaj utilizat la experimentele realizate.

Am prezentat un dispozitiv de concepţie proprie pentru studierea solidificării aliajelor în

câmp electromagnetic rotitor, montaj pe care am realizat testele prezentate.

Am descris metodologia de calcul pentru determinarea coeficientului global de transfer

de caldură.

Am detaliat modul de lucru pentru programul Image-Pro Plus 6.0 de analiză cantitativă

a structurilor metalografice.

Am demonstrat că şi în prezent la nivelul turnătoriilor de aluminiu, cele mai bune

rezultate în îmbunătăţirea structurii se obţin prin alegerea adecvată a tehnologiei

(formei) de turnare - în vederea asigurării unor viteze de răcire cât mai mari.


51

Susţinem utilizarea la referinţele legate de schimbarea structurii siluminurilor :

AFÂNARE - finisare dendritelor de soluţie solidă la aliajele hipoeutectice şi

hipereutectice.

MODIFICARE-forma şi dimensiunea Si eutectic acicular numai la aliajele eutectice

Am determinat variaţia parametrului dendritic în funcţie de viteza de răcire pentru aliajul

de aluminiu marca AlCu4, din calculele efectuate pe probe analizate am realizat funcţia

polinomială şi am obţinut ecuaţia de calcul: .

În cazul aliajului ATSi5Cu1 am reprezentat schematic îmbunătăţirea structurii aliajului

prin utilizarea substanţelor modificatoare şi acţiunea tipurilor de transformare.

5.3. Perspective de cercetareÎn urma determinărilor efectuate şi în conformitate cu rezultatele obţinute se pot

întrevedea posibile direcţii de cercetare:

Turnarea de probe de dimensiuni mari asupra cărora să se manifeste influenţa metodelor

dinamice de solidificare a topiturii cu scopul de a obţine informaţii noi.

Stabilirea vitezei de răcire de la care se manifestă fenomenul de cristalizare al Si globular

Urmărirea dacă sub influenţa vibrării, adică a intensificării schimbului de căldură dintre

formă şi material se asigură şi modificarea formei siliciului eutectic.

Cercetări experimentale pentru aliaje hipereutectice de Al-Si cu minim 18% Si.

5.4. Lucrări publicate în domeniul tezei de doctoratStudiul bibliografic s-a concretizat în dobândirea unor cunoştinţe ce au făcut posibilă

realizarea proiectului de cercetare „Îmbunătăţirea structurii aliajelor de aluminiu prin metode

metalurgice şi fizice”. Derularea şi rezulatele experimentelor întreprinse pe parcursul

perioadei alocate finalizării scopului propus în prezenta teză în conformitate cu programul de

cercetare ştiinţifică au fost finalizate prin întocmirea celor trei rapoarte de cercetare ştiinţifică:

„Procedee metalurgice şi fizice de îmbunătăţire a structurii aliajelor de Al de turnători”,

„Tehnici de analiza aplicate la studierea structurii produselor turnate”,

„Procesarea şi calificarea aliajelor Al-Si de turnătorie cu structuri îmbunătăţite-rezultate

experimentale”.

De asemenea, rezultatele obținute în urma cercetărilor efectuate se regăsesc în articolele

științifice publicate sau în curs de publicare în reviste de specialitate, precum și prezentarea

lor în cadrul conferințelor internaționale după cum urmează:


52

Lucrări publicat în reviste de specialitate:

Popescu (Drăgoiu) M, Recuperarea fără topire a dozelor de aluminiu (Recovery of

Aluminum Cans without Melting), Revista bilingvă româno-engleză Creativitate şi

Inventică, vol. 6. , ISSN 2067-3086, Art 13, 2014;

Popescu (Drăgoiu) M, Structura unui aliaj de aluminiu-siliciu eutectic din deşeuri turnate

în condiţii diferite (Structure of an Eutectic Aluminum -Silicon Alloy from Waste Cast in

Various Conditions), Revista bilingvă româno-engleză Creativitate şi Inventică, vol. 6. ,

ISSN 2067-3086, Art 14, 2014;

Popescu (Drăgoiu) M, Fejér E., Varga B., The Analysis of Eutectical Al-Si Alloys

Properties Used for Piston Cast in the Internal Combustion, The Scientific Bulletin of

VALAHIA University – MATERIALS and MECHANICS – Nr. 9 (year 12); ISSN 1844-

1076, revista indexata BDI (ICI)2014, 43-48;

Popescu (Drăgoiu) M, Varga B, Structures of Aluminum Base Alloys Solidified by

Vibrations, Advanced Materials Research Vol. 1128- 88-97 (2015), ISSN: 1662-8985;

revista indexata BDI

Popescu (Drăgoiu) M, VARGA B, Structure of Eutectic Silumins Processed from Waste,

The Scientific Bulletin of VALAHIA University – MATERIALS and MECHANICS – Nr.

10 (year 13); ISSN 1844-1076, revista indexata BDI (ICI) Târgovişte, 2015;

Popescu (Drăgoiu) M, Varga B, Microstructure of Aluminum Alloys Solidified by

Rotating Electric Field, The Scientific Bulletin of VALAHIA University – MATERIALS

and MECHANICS – Nr. 10 (year 13); ISSN 1844-1076, revista indexata BDI (ICI)

Târgovişte, 2015;

Popescu M., Bedo Tibor, Varga Bela, Determination of Overall Heat Transfer Coefficient

by Simple Thermal Analyze, The Scientific Bulletin of VALAHIA University –

MATERIALS and MECHANICS – Nr. 11 (year 14); ISSN 1844-1076, revista indexata

BDI (ICI) Târgovişte, 2016;

Lucrări acceptate spre publicare în reviste de specialitate: Popescu M., Varga Bela, The Influence of Cooling Rate on Structure of ENAC 5083

Aluminum Alloy, The Scientific Bulletin of VALAHIA University – MATERIALS and

MECHANICS – Nr. 11 (year 14); ISSN 1844-1076, revista indexata BDI (ICI)

Târgovişte, 2016.


53

BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ[2] Abugh A., Kuncy I.K., Microstructure And Mechanical Properties Of Vibrated Castings

And Weldments, Journal of Engineering Studies and Research –Volume 19 (2013) No. 1

[4] Andronovici L., Cercetări privind solidificarea topiturilor metalice în regim dinamic,

Universitatea „Politehnica“ – Bucureşti, Buletinul AGIR nr. 1/2014 (ianuarie-martie)

[6] Appendini P., Crillevone G., Mus C., Spriano S.: Dynamic solidification of sand-cast

aluminium alloys, Metallurgical Science and Technology vol. 20, nr. 1 2002, p. 27-32

[8] Barbosa J., Puga H, Oliveira J., Ribeiro S., Physical modification of intermetallic phases

in Al-Si-Cu alloys, Elsevier, Materials Chemistry and Physics, 148 (2014), 1163-1170

[9] Barbu G.,Solidificarea aliajelor sub influenţa vibraţiilor, Editura VASILIANA ’98, 2003

[10] Bedo T., Dăian M., Varga B., Stoicănescu M., Crișan A, Ciobanu I., A Simulation and

Experiment Concerning the Solidification of an Al-Zn Alloy Casting,RECENT,2016(17)

[12] Boldor (Demian)C., Blanco D., Ruiz E, Rusu T., Influenţa tratamentelor termice asupra

proprietăţii pieselor din aliajul AlSi9Cu3 obţinute prin procesele HPDC şi SSR,

Ingineria Mediului şi Antreprenoriatul Dezvoltării Durabile – Vol. 2, Nr. 3 (2013)

[13] Bruno Fragoso, Henrique Santos Effect of a rotating magnetic field at the microstructure

of an A354, J mater res technol. 2013;2(2):100–109

[15] Carcea,I., Roman C.- Aliaje neferoase de turnătorie, Editura Performantica, Iaşi, 2009

[21] Fardi Ilkhchy A., Varahraam N., Davami P., Evaluation of Pressure Effect on Heat

Transfer Coefficient at The Metal- Mold Interface For Casting of A356 Al Alloy, Iranian

Journal of Materials Science & Engineering Vol. 9, Number 1, March 2012

[22] Felczak, G. De Mey and B. Więcek, Determination of the heat transfer coefficient

distribution, Quantitative InfraRed Thermography, 2016, pp 236-241

[27] Gnapowski S., Tsunekawa Y., Okumiya M., Lenik K.: Change of Aluminum Alloys

Structure by Sono-Solidification Archives of Foundry Engineering, Volume 13, 4/2013

[28] Granger, D.A., Ingot Casting in the Aluminium Industry. In: Treatise on Materials

Science and Technology, Ed. A.K. Vasudevan, R.D. Doherty (1989), p. 109.

[30] Ienciu M., Panait N., Moldovan P., Buzau M., Elaborarea şi turnarea aliajelor

neferoase speciale, Ed. Didactică şi Pedagogică Bucureşti, 1985, pp 129

[31] Jabbari M., Fardi Ilkhchy A., Davami P.: Effect of pressure on heat transfer coefficient

od A356 aluminium alloy, Journal of Materials Science and Engineering with Advanced

Technology, Volume 4, Number 1, 2011, Pages 1-20


54

[35] Karpe B., Kosec B., Bizjak M. Analyses of the melt cooling rate in the melt-spinning

process, Journal of Achievement in Materials and Manufacturing Engineering, 2012(51)

[36] Kocatepe K., Burdett C. F., Effect of low frequency vibration on macro and micro

structures of LM6 alloys JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE 35 (2000)

[38] Lichioiu I., Teză de doctorat: Rolul structurilor de echilibru în îmbunătăţirea

proprietăţilor aliajelor cu bază de aluminiu, Universitatea Transilvania, Braşov, 2012

[42] Omura N., Murakami Y., Li M., Tamura T., Miwa K., Furukawa H., Harada M, Yokoi

M, Effects of Mechanical Vibration on Macrostructure and Mechanical Properties of

AC4C Aluminum Alloy Castings , Materials Transactions, Vol. 50, No. 11 (2009)

[44] Onyia C. W., Okorie B.A., Neife S. I., Obayi C. S „Structural Modification of Sand Cast

Eutectic Al-Si Alloys with Sulfur/Sodium and Its Effect on Mechanical Properties”

World Journal of Engineering and Technology, 2013,

[45] Otarawanna S. , Casting of aluminium alloys, Fundamentals of Aluminium Metallurgy:

Production, Processing and Applications, Edited -Roger Lumley in Oxford, U.K., 2012.

[48] Popescu (Drăgoiu) M.,Recuperarea fără topire a dozelor de aluminiu (Recovery of

Aluminum Cans without Melting), Revista bilingvă romano-engleză Creativitate şi

Inventică, 2014, ISSN 2067-3086 vol. 6., Art.013 pag 1-8

[50] Popescu (Drăgoiu) M, Fejér E., Varga B., The Analysis of Eutectical Al-Si Alloys

Properties Used for Piston Cast in the Internal Combustion „The Scientific Bulletin of

Valahia UNIVERSITY - MATERIALS and MECHANICS”, nr. 9, 2014, pp 43-48

[51] Popescu (Drăgoiu) M, Varga B , Structures of Aluminum Base Alloys Solidified by

Vibrations- Advanced Material Research, vol 1128, 2015, pp 88-97;

[52] Popescu (Drăgoiu) M, Varga B, Structura silumurilor eutectice procesate din deşeuri”

the Scientific Bulletin of VALAHIA University – MATERIALS and MECHANICS –

Nr. 10 (year 13); Târgovişte, 2015, 87-90

[53] Popescu (Drăgoiu) M, Varga B, Microstructura aliajelor de aluminiu solidificate în

câmp electric rotitor, The Scientific Bulletin of VALAHIA University – MATERIALS

and MECHANICS – Nr. 10 (year 13); Târgovişte, 2015, pp 44-48

[55] Puga H., Ultrasonic Treatment Of Aluminium Alloys, Guimarães Portugal, Semana de

Engenharia 2010

[56] Puga H. , Costa S. , Barbosa J. , Ribeiro C. S., Use of Acoustic Energy in the Processing

of Molten Aluminium Alloys, 2013, Traans Tech Publications, volumes 730-732

[60] Rónaföldi Arnold: Forgó mágneses mezős magneto-hidrodinamikai keverővel ellátott

kristályosító berendezés kifejlesztése és vizsgálata, teza de doctorat, Miskolc, 2008


55

[62] Salehi M., Dehghani K., Structure and properties of nanostructured aluminum A413.1

produced by melt spinning compared with ingot microstructure, Elsevier, Journal of

Allos and Componds, Volume 457, 2008, pp 357-361

[63] Shankar S., Riddle Y. W., Makhlouf M. M., “Eutectic Solidification of Aluminum-Silicon

Alloys,” Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 35, No. 9, 2004,

[64] Shivkumar S., Wang L., Apelian D.: Molten Metal Processing of Advanced Cast

Aluminium Alloys, JOM-Jurnal of the Minerals, Metals and Materials Society, 1991 (43)

[67] Solomon M., Îmbunătățirea proprietăților pieselor acoperite cu straturi subțiri prin

compactare izostatică ulterioară, Teză de doctorat, Braşov, 2011

[68] Stan (Vaida) I., Teză de doctorat: Cercetări privind posibilităţi de îmbunătăţire a

proprietăţilor materialelor metalice privind dirijarea solidificării, Universitatea

Politehnică Bucureşti, 2012

[70] Suareza M.A., Figueroab I., Cruza A., Hernandeza A., Chavez J.F., Study of the Al-Si-X

System by Different Cooling Rates and Heat Treatment, Materials Research.2012; 15(5)

[71] Suciu V, Suciu M.V, Studiul materialelor .Editura Fair parteners, Bucureşti, 2008

[73] Şaban R., Vasile T., Bunea D., Studiul şi ingineria materialelor .Editura Didactică şi

Pedagogică, R.A.-Bucureşti, 1995, pp. ;281.

[74] Şontea S., Vlădoi M, Zaharia N, Metale şi aliaje neferoase de turnătorie. Editura Scrisul

românesc, Craiova, 1981, pp. 160-181

[76] Ştefănescu, D.M., – Ştiinţa şi ingineria solidificării pieselor turnate, Ed. AGIR

Bucureşti, 2007

[78] Ulkarni S.N. K., Adhakrishna D.K. R: Effect of casting/mould interfacial heat transfer

during solidification of aluminium alloys cast in CO2-sand mould, Materials Science-

Poland, 29(2), 2011, pp. 135-14

[79] Varga B., Bazele elaborãrii aliajelor neferoase, Universitatea Transilvania din Braşov,

2005, Lucrarea2

[81] Varga B., Finisarea structurii siluminurilor prin aplicarea unor viteze mari de răcire

Metalurgia, Vol. 58, nr.3, 2006, ISSN 0461-9579, 2009, Pp 12-16

[84] Varga B., Musteață F., Ciobanu I., Bedo T., Munteanu I.S., Crișan A.: Study on

Shrinkage Development Inside an Al-Si Alloy Casting by Computer Solidification

Simulation, , RECENT Vol. 17, no. 1(47), March, 2016, pp. 55-68

[86] Vivès Ch. , Elaboration of semisolid alloys by means of new electromagnetic rheocasting

processes, Metallurgical and Materials Transactions B, Vol 23, pp 189-206 (1992)

[97] ***http://www.mediacy.com/imageproplus


56

Anexa 1Scurt rezumat al tezei de doctorat

Lucrarea urmăreşte analiza metodelor fizice de îmbunătăţire a structurii aliajelor cu baza de

aluminiu, în comparaţie cu metodee metalurgice consacrate. Sunt experimentate trei metode fizice de

îmbunătăţire a structurii: vibrare mecanică, prin solidificare în câmp electromagnetic rotitor şi

aplicarea unor viteze mari de răcire. S-au realizat montaje speciale pentru studierea influenţei vibrării

şi câmpului electric rotitor asupra structurii probelor turnate cu posibilitatea reglării frecvenţei în

domeniul 2 – 95 Hz. Efectele metodelor fizice de îmbunătăţire a structurii s-au apreciat prin

înregistrarea curbelor de răcire şi prin analize structurale calitative şi cantitative. Analizele structurale

cantitative au fost realizate cu programul Image –Pro Plus 6.0. În cazul vibrării probelor, prin

înregistrarea curbelor de răcire s-a apreciat influenţa vibrării, atât asupra valorii coeficientului global

de transfer de căldură, cât şi asupra vitezei de răcire. Această analiză a permis aprecierea gradului de

finisare a structurii prin intermediul relaţiei . Prin aplicarea câmpului

magnetic rotitor în timpul solidificării s-au înregistrat modificări calitative şi cantitative privind forma

şi dimensiunile fazelor şi proporţia constituenţilor. Modificarea vitezei de răcire în limite largi s-a

realizat prin turnarea aliajului în forme din cărămidă refractară, cochilă metalică şi prin metoda melt-

spinning. În final se face o comparaţie între efectele metodelor metalurgice şi fizice de îmbunătăţire a

structurii aliajelor de aluminiu de turnătorie.

Brief summary of the PhD thesisThe work aims to improve physical methods for structure analysis of aluminum-based alloys, in

comparison with established metallurgical methods. Three physical methods for structure improving

are experienced: mechanical vibration, electromagnetic rotating field solidification and the application

of high cooling speed. The special assembly have been made to study the influence of the vibration

and of the electric rotating field on castings samples structure and with the possibility of adjusting the

frequency into 2-95 Hz. The effects of improving structure physical methods were considered by

recording cooling curves and by qualitative and quantitative structural analyzes. Quantitative structural

analysis were performed with Image -Pro Plus 6.0 software. Through recording cooling curves of

vibrated samples it was appreciated the influence of vibration on both the overall heat transfer

coefficient value and the rate of cooling. This analysis allowed assessing the structure finishing grade

through reference . By applying the rotating magnetic field during

solidification there have been qualitative and quantitative changes on shape and dimensions of phases

and in the constituents proportion. The modification over a wide range of cooling rate has been

achieved by casting alloy in refractory brick form, metalic mould and by melt-spinning technology.

Finally, it is performed a comparison between the effects on aluminum foundry alloys of metallurgical

and physical structure improving methods.


57

Personal information

Anexa 2

Curriculum vitae

Mirela POPESCU (DRĂGOIU)

No 11, Cosmos Street , Brasov, Romania

+40 742 599 063

[email protected]ţionalitate: română/Data naşterii: 10.07.1972 / Sex: feminin

2013- 2016Universitatea Transilvania Brașov, RomâniaFacultatea de Știința și Ingineria Materialelor

Doctorand/ Titlul tezei: Îmbunătăţirea structurii aliajelor dealuminiu prin metode metalurgice şi fizice

1996 - 2000Academia de Studii Economice-Bucureşti, UniversitateaGeorge Bariţiu, Braşov,Facultatea de Ştiinţe Economice,

Economist licenţiat

Educaţie şi formare

PerioadăNumele instituției

de învățământ

Poziția ocupată

PerioadăNumele instituției

de învățământ

Poziția ocupată

Alte calificări

Certificat absolvire Spectrometry/Metal Seminar 2011- Bucureşti Curs de psihopedagogie educationala 2011- Bucureşti Curs de inspector resurse umane -1998 – Braşov Curs de legislaţie protecţia muncii 1995 – Bucureşti Curs de analist programator 1994 - Braşov Curs contabilitate -1993 Braşov

Activitate științificăLucrări publicate 1 lucrare BDI,

5 lucrări B+,4 participări la conferințe internaționale


58

Personal information

Appendix 2

Curriculum vitae

Mirela POPESCU (DRĂGOIU)

No 11, Cosmos Street , Brasov, Romania

+40 742 599 063

[email protected]

Nationality: romanian/Data of birth: 10.07.1972 / Sex: female

2013- 2016Transilvania University, Brașov, RomaniaScience and Engineering Materials Faculty

PhD Student/ Thesis title: Improving of aluminum alloysstructure by metallurgical and physicalmethods

1996 - 2000Academy of Economic Studies -Bucharest, George BariţiuUniversity, Braşov, RomaniaEconomic Science Faculty,

Economist

Education and training

Date (from – to)Name and type of

organisation providingeducation and training

Position

Date (from – to)Name and type of

organisation providingeducation and training

Position

QualificationGraduation certificate

Spectrometry/Metal Seminar 2011- Bucharest Psycho- pedagogy Educational 2011- Bucharest Human Resources Inspector -1998 – Braşov Health and Safety Legislation 1995 – Bucharest Analyst Programmer 1994 - Braşov Bookkeeping -1993 Braşov

Scientific activityPublished papers 1 scientific paper in BDI,

5 scientific paper B+,4 participation to International Conferences

Date post:	11-Sep-2019
Category:	Documents
Upload:	others
View:	16 times
Download:	1 times

Universitatea Transilvania din Brasov - old.unitbv.roold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de...

Documents