البوابة والسياج 

تأثير درجة حرارة تسخين الذوبان على الخواص الميكانيكية والصب لسبائك الألومنيوم (AK12). سبائك الألومنيوم الصب الميزات التشغيلية لـ AK12

يتم تنظيم سبائك الألومنيوم المصبوبة بواسطة GOST 1583-93، والتي تنطبق على السبائك الموجودة في السبائك المستخدمة كشحنات معدنية، والسبائك في المسبوكات النهائية (إجمالي 39 درجة). وفقًا لـ GOST 1583-93، عند وضع علامة على سبيكة، يتم استخدام تعيين مشترك (مزدوج): أولاً، تتم الإشارة إلى درجة السبائك في السبائك، ثم بين قوسين - درجة السبائك للمسبوكات ذات الشكل النهائي، على سبيل المثال: AK12 (AL2) )، AK13 (AL13)، AK5M (AL5).

يتم وضع علامة على السبائك في السبائك على النحو التالي. يُشار أولاً إلى الحرف "A"، مما يدل على أن السبيكة مصنوعة من الألومنيوم. ثم تشير الحروف إلى اسم العناصر الرئيسية أو العناصر السبائكية، يليها رقم يشير إلى متوسط ​​النسبة المئوية لمحتوى هذه المكونات. يتم قبول التعيين التالي للمكونات المدرجة في سبائك الألومنيوم المصبوبة: K - السيليكون؛ سو - الأنتيمون. النظام التجاري المتعدد الأطراف - المنغنيز. م - النحاس. ملغ - المغنيسيوم. ن - النيكل ج – الزنك . على سبيل المثال: AK12 عبارة عن سبيكة ألومنيوم بمحتوى Si متوسط ​​= 12%؛ AK10Su- يحتوي على 10% من السيليكون ويحتوي على الأنتيمون كعنصر صناعة السبائك، والباقي هو A1؛ AMg4K1، 5M - سبيكة تحتوي على المغنيسيوم - 40٪، السيليكون - 1.5، النحاس حوالي 1.0٪، والباقي - A1.

يتم تحديد درجة السبائك في المسبوكات بطريقتين:

الأول هو الحروف AL (A - الألومنيوم، L - الصب)، تليها أرقام تشير إلى رقم السبيكة. هذه الأرقام مشروطة وليس لها أي علاقة بالتركيب الكيميائي أو الخواص الميكانيكية. مثال على التعيين - AL2، AL4، AL19؛

والثاني يشبه السبائك في السبائك.

في وثائق التصميم عند وضع علامات على المسبوكات المشكلة، يسمح المعيار بالإشارة إلى درجة السبائك دون تسمية علامة تجارية إضافية بين قوسين، أو فقط الدرجة المشار إليها بين قوسين.

في العملية التعليمية، عند الإشارة إلى التركيب الكيميائي لمعدن الصب النهائي، يجوز استخدام التسمية حسب الطريقة الأولى (AL...)؛ عندما يتعلق الأمر بالشحنة (السبائك) المستخدمة في الصهر ، فيمكن تحديد ماركة السبائك حسب الطريقة الثانية (AK..)..).

3.2.1. تصنيف وخصائص سبائك الألومنيوم

وفقا للغرض المقصود منها، يمكن تقسيم سبائك الألومنيوم الهيكلية إلى المجموعات التالية:

سبائك تتميز بالضيق العالي: AK12 (AL2)، AK9ch (AL4)، AK7ch (AL9)، AK8MZch (VAL8)، AK7pch (AL9-1)، AK8l (AL34)، AK8M (AL32)؛

سبائك عالية القوة ومقاومة للحرارة: AM5 (AL 19)، AK5M (AL5)، AK5Mch (AL5-1)، AM4.5 Kd (VAL10)؛

سبائك مقاومة للتآكل: AMch11 (AL22)، ATs4Mg (AL24)، AMg10 (AL27)، AMg10ch (AL27-1).

تشير الحروف الموجودة في نهاية الختم إلى: ح - نقي؛ pch - زيادة النقاء. أوه - نقاء خاص؛ ل - سبائك الصب. ج - انتقائية.

يتم تحديد السبائك المكررة في السبائك بالحرف "p"، والذي يتم وضعه بعد تعيين درجة السبائك. يتم تحديد السبائك المخصصة لصناعة المنتجات الغذائية بالحرف "P"، والذي يوضع أيضًا بعد درجة السبائك.

يتم إنتاج سبائك مسبك الألومنيوم في شكل سبائك (شحنة معدنية) وفي المسبوكات لتلبية احتياجات الاقتصاد الوطني وللتصدير وفقًا لـ GOST 1583-93.

يجب أن تتوافق الدرجات والتركيب الكيميائي لسبائك صب الألومنيوم مع تلك الواردة في الجدول. 3.14.

يتم إنتاج السيلومينات في الخنازير بالتركيب الكيميائي التالي:

AK12ch (SIL-1): سيليكون 10-13%، قاعدة ألومنيوم؛ الشوائب٪ لا تزيد عن: الحديد 0.50، المنغنيز 0.40، الكالسيوم 0.08، التيتانيوم 0.13، النحاس 0.02، الزنك 0.06؛

AK12pch (SIL-0): سيليكون 10-13%، قاعدة ألومنيوم؛ الشوائب٪ لا تزيد عن: الحديد 0.35، المنغنيز 0.08، الكالسيوم 0.08، التيتانيوم 0.08، النحاس 0.02، الزنك 0.06؛

AK12och (SIL-00): سيليكون 10-13%، قاعدة ألومنيوم؛ الشوائب٪ لا تزيد عن: الحديد 0.20، المنغنيز 0.03، الكالسيوم 0.04، التيتانيوم 0.03، النحاس 0.02، الزنك 0.04؛

AK12zh (SIL-2): سيليكون 10-13%، قاعدة ألومنيوم؛ الشوائب % لا تزيد عن: حديد 0.7، منغنيز 0.5، كالسيوم 0.2، تيتانيوم 0.2، نحاس 0.03، زنك 0.08.

بموجب الاتفاق بين الشركة المصنعة والمستهلك، يُسمح لسيليومين العلامة التجارية AK12zh (SIL-2) باحتواء ما يصل إلى 0.9٪ من الحديد وما يصل إلى 0.8٪ من المنغنيز وما يصل إلى 0.25٪ من التيتانيوم.

وتستخدم سبائك AK7، AK5M2، AK9، AK12 لتصنيع المنتجات الغذائية. يجب أن تسمح السلطات الصحية باستخدام درجات أخرى من السبائك لتصنيع المنتجات والمعدات المخصصة للتلامس مع المنتجات الغذائية والبيئات في كل حالة على حدة.

في سبائك الألومنيوم المخصصة لإنتاج المنتجات الغذائية، يجب ألا يزيد الجزء الكتلي من الرصاص عن 0.15%، والزرنيخ لا يزيد عن 0.015%، والزنك لا يزيد عن 0.3%، والبريليوم لا يزيد عن 0.0005%.

في السبائك المكررة، يجب ألا يزيد محتوى الهيدروجين عن 0.25 سم 3 / 100 جم من المعدن للسيليومينات شديدة اليوتكتيك، و 0.35 سم هـ / 100 جم للسيليومينات مفرطة اليوتكتيك، و 0.5 سم 3 / 100 جم لسبائك الألومنيوم والمغنيسيوم؛ يجب ألا تزيد المسامية عن ثلاث نقاط.

اعتمادا على التركيب الكيميائي، وتنقسم سبائك الألومنيوم إلى خمس مجموعات (الجدول 3.14).

المجموعة الأولى هي سبائك تعتمد على A1-Si-Mg؛ للحصول على بنية دقيقة الحبيبات، من الضروري تطبيق التعديل.

المجموعة الثانية هي السبائك المعتمدة على نظام A1-Si-Cu؛ يتم تفسير خصائص الصب الجيدة من خلال المزيج الأمثل لمحتوى السيليكون والنحاس؛ يسمح هذا المحتوى من عناصر صناعة السبائك باستخدام المعالجة الحرارية لتحسين الخواص الميكانيكية للسبائك.

المجموعة الثالثة هي السبائك المعتمدة على نظام A1-Cu؛ لديهم القدرة على الخضوع للمعالجة الحرارية، وبعد ذلك تتحسن خواصهم الميكانيكية، وتكون خصائص الصب أسوأ من خصائص السيلومين.

المجموعة الرابعة هي السبائك المعتمدة على نظام A1-Mg؛ زادت الخواص الميكانيكية بسبب صناعة السبائك مع التيتانيوم والبريليوم والزركونيوم. سبائك هذه المجموعة تتحمل الأحمال الساكنة والصدمات العالية.

المجموعة الخامسة - السبائك القائمة على نظام العناصر الأخرى A1 (Ni-Ti، وما إلى ذلك)؛ لها خصائص مقاومة للحرارة، أي أنها تعمل بشكل جيد في درجات حرارة مرتفعة؛ ويمكن قول الشيء نفسه عن الضغوط.

تحليل GOST 1583-93، فمن الواضح أن بعض السبائك من نفس العلامة التجارية المستخدمة للشحنات المعدنية والمسبوكات على شكل لها اختلافات في التركيب الكيميائي: في سبائك المسبوكات، انخفاض طفيف في محتوى المغنيسيوم وزيادة في محتوى يسمح بالشوائب الضارة.


* كمية الشوائب التي تؤخذ بعين الاعتبار تعتمد على نوع الصب.

ملحوظات:

  1. يشار إلى تسميات درجات السبائك وفقًا لـ GOST 1583-89 وOST 48-178 والمواصفات الفنية بين قوسين.
  2. تُظهر الكسور الموجودة في البسط بيانات السبائك ومقام المسبوكات.
  3. يُسمح بعدم تحديد الجزء الكتلي من الشوائب في السبائك أثناء إنتاج المسبوكات من شحنة معدنية ذات تركيبة كيميائية معروفة (باستثناء شوائب الحديد).
  4. عند استخدام سبائك من الدرجات AK12 (AL2) و AMg3Mts (AL28) للأجزاء العاملة في مياه البحر، يجب ألا يتجاوز الجزء الكتلي من النحاس: في درجة السبائك AK12 (AL2) - 0.30٪، في درجة السبائك AMg5Mts (AL28) - 0 ,1%.
  5. عند استخدام السبائك للقولبة بالحقن، يُسمح بغياب المغنيسيوم في سبيكة AK7Ts9 (AL 11)؛ في سبيكة AMg11 (AL22) يبلغ محتوى المغنيسيوم 8.0-13.0%، والسيليكون 0.8-1.6%، والمنغنيز حتى 0.5% وغياب التيتانيوم.
  6. لا يُنصح باستخدام السبائك من درجات AK5M7 (A5M7)، AMg5K (AL13)، AMg10ch (AL27)، AMg10ch (AL27-1) في التصميمات الجديدة.
  7. يُسمح بغياب البورون في سبيكة AK8M3ch (VAL8)، بشرط ضمان مستوى الخصائص الميكانيكية المنصوص عليه في هذا المعيار. عند تصنيع الأجزاء من سبيكة AK8M3ch (VAL8) باستخدام الختم السائل، يجب ألا يزيد الجزء الكتلي من الحديد عن 0.4%.
  8. عند الصب تحت الضغط في سبيكة AK8 (AL34)، يُسمح بتقليل حد جزء كتلة البريليوم إلى 0.06٪، وزيادة جزء الكتلة المسموح به من الحديد إلى 0.1٪ مع جزء كتلة إجمالي من الشوائب لا يزيد عن 1.2% وغياب التيتانيوم.
  9. لتعديل هيكل السبائك AK9ch (AL4)، AK9pch (AL4-1)، AK7pch (AL9)، AK7pch (AL9-1)، يُسمح بإدخال السترونتيوم بنسبة تصل إلى 0.08٪.
  10. تؤخذ الشوائب المشار إليها بشرطة بعين الاعتبار في الكمية الإجمالية للشوائب، في حين أن محتوى كل عنصر لا يتجاوز 0.020%.
  11. بالاتفاق مع المستهلك، يُسمح بإنتاج الخنازير، التي يختلف تركيبها، من حيث الكسور الجماعية للعناصر الفردية (المكونات الرئيسية والشوائب)، عن تلك المبينة في الجدول. 3.14.
  12. عند استخدام السبائك للقولبة بالحقن، يُسمح بمحتوى شوائب البريليوم حتى 0.03% والسيليكون حتى 1.5% في سبيكة AMg7 (AL29).
  13. في درجة السبائك AMg11 (AL22)، يُسمح بغياب التيتانيوم.

يتم الحصول على سبائك صب الخنازير الثانوية عن طريق معالجة النشارة والنفايات والخردة المعدنية المستوردة. يجب أن يتوافق التركيب الكيميائي لسبائك صب الألومنيوم الثانوية في السبائك المستخدمة كمواد شحن مع متطلبات GOST 1583-93.

يتم تحديد إمكانية استخدام سبيكة معينة من خلال خصائصها الميكانيكية والفيزيائية والتكنولوجية، بالإضافة إلى مراعاة الخصائص الاقتصادية للسبائك، والتي تكون حاسمة في كثير من الحالات.

يجب أن تتوافق الخواص الميكانيكية لسبائك صب الألومنيوم وفقًا لـ GOST 153-93 مع تلك الواردة في الجدول. 3.17.

ملحوظات:

رموز طرق الصب: 3 - الصب في القوالب الرملية. ب - صب الاستثمار. ك - صب البرد. د - صب الحقن. PD - الصب بالتبلور تحت الضغط (ختم السائل)؛ س - الصب في قالب الصدفة؛ م - السبيكة قابلة للتعديل.

رموز لأنواع المعالجة الحرارية: T1 - الشيخوخة الاصطناعية دون تصلب مسبق؛ T2 - الصلب. T4 - تصلب. T5 - التصلب والشيخوخة قصيرة المدى (غير الكاملة) ؛ T6 - تصلب والشيخوخة الاصطناعية الكاملة. T7 - تصلب واستقرار هدأ. T8 - تصلب وتليين.

يتم تحديد الخواص الميكانيكية للسبائك AK7Ts9 وAK9Ts6 بعد يوم واحد على الأقل من الشيخوخة الطبيعية.

تنطبق أيضًا الخصائص الميكانيكية المحددة لطريقة الصب B على الصب في قوالب الغلاف.

تؤثر الخصائص التكنولوجية لسبائك الألومنيوم (الجدول 3.24) على جودة المسبوكات. تشمل خصائص السبائك هذه: السيولة، والانكماش (الحجمي والخطي)، والميل إلى تكوين المسامية والأصداف، والميل إلى تكوين إجهادات وشقوق في المسبك، وامتصاص الغاز وتكوين شوائب غير معدنية، وتكوين الأفلام والميل إلى تكوين مواد خشنة. هيكل محبب وعمودي.

3.2.2. تأثير العناصر الكيميائية على خواص سبائك الألومنيوم

يوضح الجدول تأثير العناصر الكيميائية الفردية على خواص سبائك الألومنيوم المصبوبة. 3.25.

3.2.3. مميزات سبائك الألومنيوم ومجالات تطبيقها

تتميز سبائك الألومنيوم المصبوب بعدد من الميزات: زيادة السيولة، مما يضمن إنتاج مصبوبات رقيقة الجدران ومعقدة؛ انكماش خطي منخفض نسبيا. انخفاض الميل لتشكيل الشقوق الساخنة. بالإضافة إلى ذلك، فإن سبائك الألومنيوم معرضة بشدة للأكسدة، وتشبع الهيدروجين، مما يؤدي إلى أنواع من عيوب الصب مثل مسامية الغاز، وشوائب الخبث، وشوائب الأكسيد. لذلك، عند تطوير تقنية الصهر وتصنيع المسبوكات المشكلة بأي من طرق الصب، من الضروري مراعاة ميزات المجموعات الفردية من سبائك الألومنيوم.

الأكثر انتشارًا في الصناعة هي سبائك A1-Si-Mg، والتي تتميز بخصائص تكنولوجية جيدة، والتي يحددها نوع مخطط الحالة. هيكلها عبارة عن محلول صلب ألفا من السيليكون في الألومنيوم وسهل الانصهار يتكون من محلول صلب ألفا وحبيبات السيليكون. يتم ضمان خصائص الصب من خلال وجود كمية كبيرة في السبائك من α + Si سهل الانصهار (40-75٪) من نوع مصفوفة الإطار، والذي يعتمد على محلول α-صلب، مما يؤدي إلى سيولة عالية من السبائك، فضلا عن انخفاض انكماش الصب وانخفاض الميل لتشكيل الشقوق الساخنة.

مع زيادة كمية سهل الانصهار في السبائك، فإن الميل إلى تشكيل حلقات انكماش صغيرة يتناقص، مما يزيد من ضيق المسبوكات.

تحدث عملية تبلور هذه السبائك في نطاق درجة حرارة ضيق وتستمر في جبهة متواصلة من المنطقة الطرفية (جدران القالب) إلى المناطق الداخلية للمسبوكات، مما يتسبب في تكوين طبقة متواصلة من سهل الانصهار ذو الحبيبات الدقيقة بين الطبقة الأولية بلورات. وهذا يمنع تكوين قنوات الانكماش بين حبيبات المحلول الصلب.

مع زيادة محتوى السيليكون في السبائك، ينخفض ​​معامل التمدد الحراري ويتم الحصول على بنية أكثر خشونة، مما يؤدي إلى هشاشة السبائك وتدهور القدرة على التشغيل. لطحن شوائب السيليكون في سهل الانصهار، يتم استخدام تعديل Na، Li، Ka، Sr، مما يزيد من خصائص البلاستيك (δ = 5-8٪).

لتعديل السيلومينات، يتم استخدام مخاليط من كلوريد الصوديوم والبوتاسيوم وأملاح الفلورايد بتركيبات مختلفة، وتمتص السبيكة حوالي 0.01% من الصوديوم. عند تعديل الصوديوم، يتم تبريد الانصهار بدرجة حرارة 15-30 درجة مئوية، وتتحول نقطة الانصهار إلى 13-15% Si. كلما زاد محتوى السيليكون في السبيكة، زاد تأثير التعديل، حيث أن المعدل يؤثر فقط على هذه المرحلة. بالنسبة للسيليومينات التي تحتوي على أقل من 5-7% Si، فإن التعديل لا يؤثر على الخواص الميكانيكية.

يشكل الحديد الموجود في سبائك A1-Si مركب β(A1-Fe-Si) على شكل صفائح هشة، مما يقلل بشكل كبير من الليونة. يتم تقليل التأثير السلبي للحديد بشكل فعال عن طريق إضافة 0.2-0.5٪ Mn، في حين يتم تشكيل مرحلة جديدة a (A1-Fe-Si-Mn) على شكل متعددات وجوه مدمجة متساوية المحاور، والتي تؤثر على اللدونة بدرجة أقل.

سبيكة AL2 (سهلة الانصهار) - السبيكة المزدوجة الوحيدة من المجموعة الأولى، تنتمي إلى السيلومينات البسيطة. يوفر التركيب سهل الانصهار للسبائك (10-13% Si) سيولة عالية، ولا يوجد ميل للمسامية والتشقق. من السبائك يتم الحصول على مصبوبات كثيفة ومحكمه مع تجويف انكماش مركّز. يتم استخدام السبيكة في حالة معدلة، بشكل أساسي بدون معالجة حرارية. يتم إنتاج الأجزاء ذات التحميل الخفيف بطرق الصب المختلفة. يتم الحصول على أدنى الخصائص عند الصب في قوالب الرمل، وعند الصب في قالب تبريد أو تحت الضغط، تزيد القوة وخصائص البلاستيك بشكل ملحوظ.

تتمتع السيلومينات الخاصة منخفضة الانصهار (AL4، AL9، AL4-1، AL9-1) بخصائص ميكانيكية أعلى، ولكنها أقل شأنا في الخواص التكنولوجية من السبائك سهلة الانصهار AL2. يتم تحقيق التصلب من خلال تكوين مركب Mg 2 Si. يسمح محتوى السيليكون المنخفض باستخدام السبائك في الضغط والصب دون تعديل. عند الصب في قوالب الرمل ونماذج الاستثمار، يوصى بتعديل السبائك.

تختلف السبائك AK7 وAK9 عن السبائك AL4 وAL9 بمحتوى أعلى من الشوائب، ولكنها أقل ليونة.

تتمثل ميزة السبائك المعتمدة على نظام A1-Si-Mg في زيادة مقاومة التآكل في الأجواء الرطبة والبحرية - AK12 (AL2)، AK9ch (AL4)، AK7ch (AL9).

عيوب هذه السبائك هي زيادة مسامية الغاز وانخفاض مقاومة الحرارة. تعد تقنية صب هذه السبائك أكثر تعقيدًا وتتطلب استخدام عمليات التعديل والبلورة تحت الضغط في الأوتوكلاف. ينطبق هذا بشكل خاص على سبيكة AK9ch (AL4).

السبائك القائمة على نظام A1-Si-Cu، والتي تتميز بمقاومة عالية للحرارة (درجات حرارة التشغيل 250-270 درجة مئوية)، ولكنها أقل شأنا من سبائك A1-Si-Mg في خصائص الصب، ومقاومة التآكل والضيق؛ لا تحتاج إلى تعديل أو تبلور تحت الضغط.

يتم ضمان المقاومة الحرارية للسبائك من خلال محتوى المراحل المقاومة للحرارة المستقرة، والتي تتبلور في شكل متفرع رفيع وتمنع بشكل جيد حدود الحبوب للمحلول الصلب، مما يمنع تطور عمليات الانتشار.

تتميز السبائك المعتمدة على نظام A1-Cu بخصائص ميكانيكية عالية. تكوين الطور في حالة الصب: محلول α الصلب من النحاس في الألومنيوم + CuA1 2. إذا كانت السبيكة تحتوي على شوائب من السيليكون والحديد، فقد تتشكل المراحل A1 7 Cu 2 Fe وAlCuFeSi والمرحلة الثلاثية سهلة الانصهار α + Si + AlCu 2 بنقطة انصهار تبلغ 525 درجة مئوية. تؤدي زيادة محتوى السيليكون في السبائك إلى 3% إلى زيادة في كمية الانصهار وتحسين خصائص الصب، ولكن إلى انخفاض كبير في القوة. إن وجود 0.05٪ Mg يقلل بشكل كبير من قابلية لحام السبائك وليونتها.

تزداد قوة السبائك المعتمدة على نظام A1-Mg مع زيادة تركيز المغنيسيوم إلى 13%، لكن الليونة تبدأ في الانخفاض عند محتوى يزيد عن 11% Mg؛ مرحلة التقوية الرئيسية هي المركب الكيميائي β (A13Mg2).

لصب السبائك، يتم استخدام السبائك التي تحتوي على المغنيسيوم،٪ (جزء بالوزن):

4.5-7 - سبائك متوسطة القوة تستخدم بدون معالجة حرارية AKMg5K (AL13)، AMg6l (AL23)؛

9.5-13 - سبائك عالية القوة تستخدم في الحالة المتصلبة AMg10 (AL27)، AMg11 (AL22).

لتحسين الخصائص التكنولوجية، تتم إضافة ما يصل إلى 0.15-0.2٪ من التيتانيوم والزركونيوم إلى معظم السبائك. تعتبر المركبات المعدنية TiA1 3 وZrA1 3 المتكونة على أساسها أكثر مقاومة للحرارة من قاعدة السبائك وهي معدلات من النوع الأول. تزيد الخواص الميكانيكية بنسبة 20-30%.

تميل السبائك المعتمدة على نظام Al-Mg إلى تكوين مسامية غازية وانكماش الغاز، وعند التفاعل مع النيتروجين وبخار الماء، تتشكل شوائب غير معدنية وأفلام أكسيد. يجب أن يتم ذوبان السبائك تحت طبقة من التدفق، وإذا كانت تحتوي على Be، بدون تدفق.

تشتمل السبائك المعتمدة على نظام A1 والمكونات الأخرى (السبائك المعقدة) على السبائك التالية: AC4Mg (AL24) متعدد المكونات المقاوم للحرارة والمقاوم للتآكل ذاتيًا، وسبائك المكبس AK12M2MgN (AL25)، بالإضافة إلى سيلومين الزنك AK7Ts9 (AL11). .

تنتمي سبيكة ATs4Mg (AL24) إلى نظام Al-Zn-Mg، ومرحلة التقوية الرئيسية هي ت(أ12مجم3زن3). يضمن الثبات العالي للمحاليل الصلبة للزنك والمغنيسيوم في الألومنيوم "التصلب الذاتي" للسبائك أثناء تبريد الصب. يمكن استخدام السبيكة دون تصلب خاص، في قالب مصبوب وفي حالة تقادم طبيعي أو اصطناعي. تتمتع السبيكة بخصائص مرضية، والتي يتم تحسينها بإضافة التيتانيوم (0.1-0.2٪). يوصى باستخدامه في صب الرمل، وقوالب الأغلفة الاستثمارية، والأجزاء الملحومة، وكذلك للأجزاء ذات ثبات الأبعاد المتزايد ومقاومة التآكل.

تتميز السيلومينات الخاصة سهلة الانصهار AK12M2MgN (AL25)، التي تتمتع بخصائص صب جيدة، بمقاومة أعلى للحرارة، لأنها تحتوي على 0.8-1.3٪ Ni، والتي تشكل مراحل معقدة في شكل إطار صلب؛ تعمل مادة التيتانيوم على تحسين الخصائص التكنولوجية. تتميز السبائك بميل منخفض للتغيرات الحجمية أثناء التشغيل في درجات حرارة مرتفعة؛ تستخدم لتصنيع المكابس. في هذه الحالة، يتم استخدام المسبوكات دون تصلب. ولتخفيف الضغوط الداخلية، تتم معالجة المكابس حرارياً وفقاً لوضع T1.

الزنك سيلومين AK7Ts9 (AL11)، الذي يحتوي على 7-12٪ زنك، وهو قابل للذوبان بدرجة عالية في الألومنيوم الصلب، يخلق تقوية للمحلول، مما يسمح باستخدام السبيكة في حالة الصب (بدون معالجة حرارية). لديها خصائص تكنولوجية جيدة، والقدرة على الحفاظ على القوة والصلابة والمقاومة للأحمال المتناوبة بعد التسخين على المدى القصير والطويل إلى درجات حرارة 300-500 درجة مئوية. يتم استخدام السبيكة لأجزاء الصب في بناء المحركات وغيرها من الصناعات، وتستخدم للصب في قوالب الطين الرملي، وقوالب التبريد وتحت الضغط. لقد خفضت مقاومة التآكل وكثافة عالية نسبيًا.

التحليل الكيميائي الطيفي لسبائك الألومنيوم. حساب نظام البوابات لإنتاج عينات من السبيكة المحددة. التغيرات في سيولة السبائك عند درجات حرارة مختلفة. مبرر وجود المناطق التغصنية في البنية المجهرية للسيلومين.

إرسال عملك الجيد في قاعدة المعرفة أمر بسيط. استخدم النموذج أدناه

سيكون الطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب الذين يستخدمون قاعدة المعرفة في دراساتهم وعملهم ممتنين جدًا لك.

نشر على http:// شبكة الاتصالات العالمية. com.allbest. رو/

تأثير درجة حرارة التسخين المنصهر على الخواص الميكانيكية والصب لسبائك الألومنيوم (أك12)

يو دي سي 621.74.041

شربينين في.أ ., معطالب,

لالمنبر« تقنيات المسبك»

المشرف العلمي : س.ل. تيمشينكو,

لمرشح العلوم الفيزيائية والرياضية، أستاذ مشارك في القسم« الفيزياء» (FN-4)

روسيا، 105005، موسكو، MSTU im. ن. بومان،

تعهد. شربينين2014@ ياندكس. رو

الكلمات الدالة: سبيكة (سبيكة)سهل الانصهار(سهل الانصهارأم) , سيولة(Fقابلية منخفضة) , صلابة (صلابة)، قوة (دائم جودة) , قوة التأثير (تأثير صلابة) ، الفصل التشعبي (شجيري الفصل) ، الفصل المنطقي (منطقة الفصل)، كسر (كلينك)، قذائف الرمال (رمل فتحة)، قذائف الغاز (ينفخ فتحة).

حاشية. ملاحظة: يدرس المؤلف تأثير درجة حرارة تسخين الذوبان على الخواص الميكانيكية والصب لسبيكة AK12. فييصف العملتجربةللتعرف على التركيب الكيميائي لهذه السبيكة (التحليل الكيميائي الطيفي)،أي العروضثقيلنسبة محتوى السيليكون في السبيكة (10 -12 %) . المؤلف يحسب النابضة بالتفصيلنظام تحضير العيناتمصنوعة من سبيكة AK12 ويحدد المزيد من التجارب حول التأثير والتوتر، والتي تم عرضها أيضًا في المقالة، على قطع العمل الناتجة.القضية المطروحة هي التغير في سيولة السبيكة عند درجات حرارة مختلفة. المؤلف يثبت وجوده بشكل مقنععدم وجود مناطق شجرية في البنية المجهرية للسيلين وكذلك انخفاضها مع زيادة درجة حرارة التدفق.

مقدمة

على الرغم من أن تقنيات المسبك قد استخدمت منذ فترة طويلة لإنتاج المنتجات، فإن فكرة إنشاء طرق صب جديدة تظل ذات صلة. ومن المهم أيضًا استخدام مجموعة واسعة من سبائك الصب للحصول على منتجات عالية الجودة.

التقنيات الحديثة، بما في ذلك عملية السبك، لا تعني الحصول على التكوين المطلوب للمنتج فحسب، بل تعني أيضًا القدرة على التحكم في الخصائص الميكانيكية وخصائص الصب للمسبوكات الناتجة. وهذا يعطي قفزة هائلة في مختلف مجالات المجتمع (من إنتاج المجوهرات إلى الصناعة العسكرية). من المنطقي أن نستنتج أن دراسة الخواص الميكانيكية والصب للمنتج أمر ضروري للتقدم التكنولوجي.

تعد دراسة خصائص السبائك موضوعًا شائعًا إلى حد ما في البحث العلمي. على سبيل المثال، درس المقال بشكل تجريبي تأثير كثافة التيار الكهربائي ي~ (10 5 - 10 7) A/m2 حول عملية تبلور سبائك الألومنيوم (AK12) أثناء صب الرمل وإمكانية التحكم في عملية التبلور باستخدام التأثير الكهربائي الخارجي.

أثبتت المقالة بشكل تجريبي اعتماد الخواص الميكانيكية وخصائص الصب لسبائك الألومنيوم على المعالجة الحرارية (تسخين المصهور إلى درجة حرارة حرجة)، حيث يتم تحلل عدم التجانس الدقيق في المصهور، الموروث من الشحنة، والتعرض المتساوي للحرارة الأمثل يبدأ الأمر الذي يسمح بزيادة مستوى تجانس الذوبان بشكل ملحوظ. يساهم تبلور الذوبان من حالة قريبة من التجانس في الحصول على بنية دقيقة الحبيبات وزيادة خصائص الأداء.

في هذا العمل، تم تعيين مهمة لدراسة تأثير ارتفاع درجة حرارة الذوبان

AK12 على الصب والخواص الميكانيكية.

وتعرف سبائك نظام السي بالاسم العام سيلومينات. تتميز السيلومينات بخصائص صب جيدة وإحكام وقوة متوسطة ومقاومة كافية للتآكل. يتم استخدامها لإنتاج المسبوكات المعقدة.

AK12 عبارة عن سبيكة سهلة الانصهار، مكون المصفوفة منها هو الألومنيوم، ويحتوي على 12٪ من السيليكون.

وتتراوح كثافة سبائك السيلومين من 2.5 إلى 2.94 جم/سم3. بالمقارنة مع الألومنيوم، تتمتع سبائك السيلومين بقوة أكبر ومقاومة للتآكل.

السيلومينات مقاومة للتآكل في الجو الرطب ومياه البحر، في البيئات الحمضية والقلوية قليلاً.

الجزء التجريبي

من أجل دراسة تأثير درجة حرارة الذوبان المحموم على الخواص الميكانيكية والصب، تم تصنيع عينات من سبائك الألومنيوم AK12، والتي تم الحصول عليها عند درجات حرارة الذوبان الزائدة التالية: 800، 850 و 925 درجة مئوية. ولجمع الإحصاءات، تم إجراء أربع عينات لكل صب. تم صب الذوبان في قوالب الرمل والطين والبرد.

للتأكد من التركيب الكيميائي للسبيكة المستخدمة، تم عمل مقاطع رقيقة وإجراء التحليل الكيميائي الطيفي لها. تُظهر الصورة (الشكل 1) آثارًا مميزة لليزر المستخدم لإنتاج بخار السبائك (العلامة التجارية: LAES MATRIX). وبعد ذلك، تم تحليل طيف هذه الأبخرة.

أرز. 1. أقسام التحليل الكيميائي

تحتوي ذرات كل عنصر كيميائي على ترددات رنين محددة بدقة، ونتيجة لذلك تنبعث أو تمتص الضوء عند هذه الترددات. وهذا يؤدي إلى حقيقة أنه في المطياف تظهر خطوط (داكنة أو فاتحة) على الأطياف في أماكن معينة مميزة لكل مادة. تعتمد شدة الخطوط على كمية المادة وحالتها. في التحليل الطيفي الكمي، يتم تحديد محتوى المادة قيد الدراسة من خلال الشدة النسبية أو المطلقة للخطوط أو النطاقات في الأطياف.

يتم عرض نتائج التحليل الطيفي للعينات المصبوبة عند درجة حرارة 925 درجة مئوية في الجدول 1، وعند درجة حرارة صب 800 درجة مئوية - في الجدول 2.

الجدول 1. النسبة المئوية لمحتوى العناصر الكيميائية في العينة عند درجة حرارة صب تبلغ 925 درجة مئوية

الجدول 2. النسبة المئوية لمحتوى العناصر الكيميائية في العينة عند درجة حرارة صب تبلغ 800 درجة مئوية

لشرح نتائج التحليل الكيميائي للسبائك المستخدمة، سوف نستخدم مخطط الطور لسبائك السيلومين، الموضح في الشكل 1. 2.

أرز. 2. مخطط مرحلة السي

تتمتع السبائك ذات الحد الأدنى من نقطة الانصهار والحد الأدنى من نطاق درجة حرارة التبلور، والتي تحتوي على 12-13٪ Si، بخصائص صب مثالية. السيلومين التقليدي عبارة عن سبيكة شديدة الالتصاق في هيكلها (تتجاوز نسبة محتوى السيليكون في السبيكة 12٪). يتكون هيكل هذه السبيكة من بلورات خشنة سهلة الانصهار على شكل إبرة (b + Si) وبلورات سيليكون أولية (الشكل 3 أ). أثناء تبلور سهل الانصهار، يتم إطلاق السيليكون على شكل بلورات خشنة وهشة على شكل إبرة، والتي تلعب دور مركزات الإجهاد الداخلي. تتميز هذه السبيكة بخصائص ميكانيكية منخفضة: y b = 120 ميجا باسكال؛ د= 2%. لتحسين الخواص الميكانيكية، يتم تعديل السيلومينات بالصوديوم (0.05-0.08%) وذلك بإضافة خليط من الأملاح 67% NaF و33% NaCl إلى المصهور.

وهذا ما تؤكده تجربة "تحليل بنية المقاطع الرقيقة" الموضحة أدناه. من خلال دراسة تفصيلية لهيكل قسم AK12 الذي تم الحصول عليه أثناء العمل، يمكن للمرء أن يلاحظ بلورات خشنة سهلة الاستخدام على شكل إبرة (b + Si) وSi، الموصوفة أعلاه. يوضح الشكل 3 ب هيكل قسم AK12 عند درجة حرارة صب تبلغ 800 درجة مئوية.

تين. 3. البنية المجهرية للسيليومين: أ) سبيكة مفرطة الانصهار؛ ب) هيكل القسم AK12 عند درجة حرارة صب 800 درجة مئوية (زيادة س 500)

تؤدي التغييرات في الهيكل إلى زيادة الخواص الميكانيكية: y b = 200 MPa؛ د = 12%. في الوقت نفسه، تم تحسين خصائص الصب للسبائك (زيادة السيولة، زيادة كثافة المسبوكات، وما إلى ذلك).

من نسبة السيليكون في الأبخرة المنطلقة، يمكننا أن نستنتج أن السبيكة التجريبية منخفضة الانصهار، ولكن خصائصها قريبة من الانصهار.

تم إجراء دراسات حول سيولة السبيكة والخواص الميكانيكية للعينات عند درجات حرارة صب مختلفة. يوجد أدناه حساب لنظام تغذية البوابات لإنتاج المسبوكات.

عيناتلاختبار التأثير.

في التين. يوضح الشكل 4 رسمًا تخطيطيًا للصب مع بدل. هذا الصب فارغ لإجراء اختبار التأثير القياسي. يظهر الرسم التخطيطي لنظام تغذية البوابة في الشكل. 5. طريقة صنع المسبوكات هي صب الرمل.

أرز. 4. مخطط الصب

أرز. 5. مخطط نظام التغذية النابضة

يأتي حساب نظام البوابات بعد اختيار تصميمه لتحديد المدة المثلى لصب القالب ومساحة المقطع العرضي لجميع عناصر النظام. يتم أخذ طول كل قناة بوابة بشكل بناء، أي بدون حساب، على أساس وضع عناصر نظام البوابة في أبعاد القالب.

1. حساب الوقت اللازم لملء الاستمارة.

يعتمد وقت ملء القالب على خصائص الصب والخصائص التكنولوجية للسبائك، ودرجة حرارة الصب، وقدرة تخزين الحرارة لمادة القالب، والأبعاد وميزات تصميم الصب. لا تسمح قوانين استمرارية النفاث بمراعاة كل هذه المعلمات وبالتالي فإن الاعتماد الذي تم الحصول عليه نظريًا يحدد تقريبًا وقت ملء القالب.

في أغلب الأحيان، يتم استخدام صيغة G.M. لحساب وقت الصب. دوبيتسكي، ك. سوبوليفا:

حيث و - وقت التعبئة، ق؛ S - المعامل التجريبي؛ د - سمك الجدار السائد للصب، مم؛ ز - استهلاك معدن الصب بالكيلو جرام

المعامل التجريبي، وفقا ل، يساوي S = 1.6.

يتم تحديد استهلاك المعدن للمسبوكة على أنه مجموع كتل المسبوكات والبوابات والأرباح، إذا تم ملؤها من خلال نظام بوابات مشترك مع المسبوكات. في هذه الحالة، من المناسب استخدام التعبير التالي:

حيث G O، G L، G P هي كتل الصب، والتنوب والأرباح، على التوالي، كجم؛

وبما أنه لا يوجد ربح، G P = 0.

2. تحديد سرعة التعبئة.

حيث f هو وقت ملء الصب بالربح، s؛ Q هو ارتفاع الصب مع الربح المملوء من نظام البوابات المشترك، مم.

3. تحديد إجمالي مساحة المقطع العرضي للمغذيات.

لتحديد إجمالي مساحة المقطع العرضي للمغذيات، من الملائم استخدام صيغة B. Hovann:

حيث m هو معدل تدفق نظام البوابات؛ ز - كثافة الألومنيوم السائل جم/سم 3 ؛ ز - تسارع السقوط الحر، 980 سم/ث 2؛ H p - تصميم ضغط المعدن، سم.

دعونا نحدد الضغط التصميمي للمعدن الموجود في الدورق، والذي يظهر مخططه في الشكل 6؛

حيث H هو الضغط الأولي، سم؛ P - المسافة من أعلى نقطة في الصب إلى مستوى المدخل، سم؛ ج - ارتفاع الصب حسب الوضع عند الصب سم .

مع استخدام مخطط التعبئة المختار، ينبغي افتراض أن P = C.

أرز. 6. رسم تخطيطي للقارورة

4. تحديد مساحة المقطع العرضي للعداء والناهض والمغذي.

باستخدام الحسابات حسب (1) - (3) قمنا بحساب مساحة التغذية F حفرة = 0.98 سم 2، ومن العلاقة (6) نحصل على: F l.x = 1.176 سم 2؛ F ج = 1.64 سم2.

حساب نظام التغذية النابضةالعينات المقصودةلاختبار الشد.

في التين. يوضح الشكل 7 رسمًا تخطيطيًا للصب مع بدل. هذا الصب فارغ لإجراء اختبار الشد. يظهر الرسم التخطيطي لنظام تغذية البوابة في الشكل. 8. طريقة صنع المسبوكات هي صب الرمل.

أرز. 7. أبعاد الصب (مع بدل)

أرز. 8. رسم تخطيطي لنظام البوابات

تم إجراء الحساب بنفس التسلسل السابق.

ويتم الحصول على النتائج التالية:

F l.x = 1.54 سم 2؛ F ج = 2.13 سم 2؛ ف الحفرة = 1.27 سم2 .

ونتيجة لذلك، تم الحصول على مساحات المقطع العرضي لجميع عناصر نظام البوابات لعينات التأثير والشد.

وصف عملية الصبوتجهيز قطع العمل.

وفقا للحسابات، تم تصنيع الأدوات للحصول على قوالب الصب. تم تصنيع نموذج نظام البوابات لاختبار الصدمات من الكتل الخشبية مع مراعاة أبعاد التصميم.

تم تشكيل القوالب (الطين الرملي) لصب عينات جاجارين (اختبارات الشد) من النماذج القياسية الجاهزة.

تم إجراء ذوبان معدن AK12 في فرن التسخين بالحث (طراز HDTV: SP-15) عن طريق تسخينه إلى درجات حرارة مختلفة (الشكل 9).

تم اختيار درجات حرارة صب الذوبان التالية: 925 درجة مئوية، 850 درجة مئوية، 800 درجة مئوية.

أرز. 9. ذوبان المعدن AK12 في فرن التسخين بالحث

أرز. 10. الصب في القوالب

سبائك الألومنيوم سيلومين شجيري

تم التحكم في درجة الحرارة باستخدام المزدوج الحراري كروميل-ألوميل. تم تسجيل القراءات الحرارية باستخدام مقياس رقمي متعدد (PeakTech 2010 DMM). بعد ذلك، تم صب المادة المنصهرة في قوالب معدة (الشكل 10) عند درجات الحرارة المحددة. تعرضت المسبوكات الناتجة لمزيد من المعالجة الميكانيكية على آلة الطحن. تمت معالجة عينات الشد عن طريق الدوران (باستخدام قواطع) على مخرطة CNC 16K20T1، وتمت معالجة عينات الصدم بمطحنة نهائية على آلة 2A430.

قياس سيولة السبائك AK12 في درجات حرارة مختلفة.

في هذا العمل، تمت دراسة السيولة باستخدام قالب البرد (اختبار سامارين-نيهيندزي) (الشكل 11). تمت دراسة نتائج صب المعدن السائل عند درجات حرارة مختلفة باستخدام فرن المقاومة. سيختلف حجم الحبوب بالقرب من سطح الصب في حالة الصب في قالب التبريد وفي قوالب الطين الرملي بشكل كبير. في قالب البرد يكون حجم الحبوب أكبر. ويفسر ذلك اختلاف معدلات التبريد للصب الذي يحدث عنده تكوين الحبوب. في التين. يوضح الشكل 12 أجزاء من اختبار سيولة المعدن عند درجات حرارة صب مختلفة.

من الشكل 12، يمكنك تحديد الفرق في السيولة عند درجات حرارة صب مختلفة. عند 925 درجة مئوية، تكون أعلى درجة، حيث يمكن ملاحظة وجود "غطاء" مسطح مميز، مما يشير إلى انخفاض التوتر السطحي مع زيادة درجة الحرارة. عند 850 درجة مئوية، يكون السطح المحدب أكثر وضوحًا، مما يشير إلى ارتفاع التوتر السطحي مقارنة بالعينة الأولى.

أرز. 11. نموذج اختبار السيولة (اختبار سامارين-نيهيندزي)

أرز. 12. نهايات اختبارات السيولة عند درجات حرارة مختلفة

تجربة الشد.

تم إجراء اختبار الشد على ماكينة Zwick/Roel Z100. تم تمديد قطعة العمل حتى تمزق كامل. تم إجراء تحليل لقيم الخصائص الميكانيكية لهذه السبيكة. تم إخضاع الاختبار إلى 5 عينات: 3 عند درجة حرارة 850 درجة مئوية، و2 عند درجة حرارة 925 درجة مئوية.

وتظهر البيانات التي تم الحصول عليها في الجدول 3.

الجدول 3. تحليل الخصائص الميكانيكية لسبائك AK12 عند ارتفاع درجة الحرارة 925 درجة مئوية

حيث y 0.2 هي قوة الخضوع المشروطة، والتي تتوافق مع الضغط الذي يكون عنده التشوه المتبقي 0.2% من طول عينة الاختبار؛ ذ في - قوة الشد. د - الاستطالة عند الاستراحة. ث - تضييق نسبي.

في التين. يوضح الشكل 13 مخطط الشد المعمم لقطع العمل، والتي تم إدراج نتائج اختبارها في الجدول 3. يوضح المحور السيني تشوه قطعة العمل بالملليمتر، ويوضح المحور الإحداثي قوة الشد بالميجا باسكال.

أرز. 13. مخطط تمديد قطعة الشغل رقم 2 (925)

خاتمة.

مع التشكيل المؤهل، تكون قوة الشد للسبيكة عند 850 درجة مئوية أكبر بكثير من 925 درجة مئوية. يتناسب الانكماش النسبي والاستطالة عند الكسر عكسيا مع درجة حرارة الصب.

ويفسر ذلك حقيقة أن الفرق في درجة الحرارة بين صب السبيكة ووسط التبريد يعطي تدرجًا مختلفًا في درجة الحرارة، مما يؤثر على تكوين هيكل السبيكة. عند درجة حرارة زائدة تبلغ 925 درجة مئوية، يتم نقل الطاقة الحرارية للسبائك المصبوبة في تجويف قالب الصب جزئيًا إلى رمل القولبة، والذي يلعب دور "البطارية" أثناء التصلب اللاحق للسبائك. وبالتالي، باستخدام الطاقة التي تم الحصول عليها، يزيد الدورق من وقت تبلور السبيكة، مما يشجع على تكوين حبيبات ذات حجم أكبر (مقارنة بالحبيبات التي تم الحصول عليها أثناء تبلور السبيكة مع درجة حرارة زائدة تبلغ 850 درجة مئوية)، ويعزز تشكيل الفصل التشعبي والمناطقي.

وفقا لبيانات الأدب لهذه السبائك، تتوفر النتائج التالية: y في = 200 ميجا باسكال، y 0.2 = 140 ميجا باسكال، d = 5٪. يرجع الاختلاف في البيانات التجريبية والنظرية إلى تكوين عيوب الصب (الشقوق والرمل وفتحات الغاز).

تجربة التأثير.

للتجربة، استخدمنا الإعداد والتر+ باي اي جينماذج PH450. يظهر مخطط الاختبار في الشكل. 14.

جوهر التجربة هو أن المطرقة المثبتة في التثبيت والتي تمتلك بعض الطاقة الكامنة تدمر قطعة العمل التي يتم أخذ أبعادها وفقًا لها. في الوقت نفسه، يتم قياس طاقة كسر الصب ويتم تحديد قوة تأثير سبيكة AK12 لاحقًا. ترد البيانات التجريبية في الجدول 4. تم اختبار 5 عينات: 2 عند درجة حرارة صب تبلغ 800 درجة مئوية و3 عند 850 درجة مئوية. كانت قوة التأثير متوافقة مع الصيغة 6.

حيث KS هي قوة التأثير، J/cm 2؛ U هي الطاقة اللازمة لتدمير قطعة العمل، J؛

S هي مساحة المقطع العرضي لقطعة العمل عند نقطة القطع، سم 2 ؛

أرز. 14. مخطط اختبار التأثير

الجدول 4 . قيم قوة التأثير التي تم الحصول عليها خلال التجربة عند درجة حرارة صب 800 درجة مئوية و 850 درجة مئوية

قوة التأثير J/cm2

1 عينة

2 عينة

3 عينة

استنادا إلى البيانات التي تم الحصول عليها، يمكننا أن نستنتج: قوة التأثير تكون أكبر عند درجات حرارة صب منخفضة.

من وجهة نظر تكنولوجيا المسبك، فإنه عند صب القوالب، يحدث ضغط داخلي. مع زيادة درجة حرارة الصب، تصبح الضغوط في الصب أكبر، وبسبب هذا، تقل قوة التأثير. كما أن سبب انخفاض قوة التأثير مع زيادة درجة حرارة الصب هو حقيقة أن عددًا أكبر من المسام يتشكل في قلب الصب.

تحليل هيكل المقاطع الرقيقة.

يعتمد شكل البلورات التي تنمو في الذوبان على درجة التبريد الفائق للسائل، واتجاه إزالة الحرارة، ومحتوى الشوائب في الفولاذ وغيرها من المعالم. في التين. يوضح الشكل 15 بشكل تخطيطي المناطق الهيكلية الرئيسية التي يمكن أن تحدث في سبيكة مصبوبة بشكل مستمر. يمكن أن يكون للبلورات التي تتشكل أثناء تصلب المعدن أشكال مختلفة اعتمادًا على معدل التبريد وطبيعة الشوائب وكميتها. في كثير من الأحيان، أثناء عملية التبلور، يتم تشكيل بلورات متفرعة (تشبه الشجرة)، تسمى التشعبات.

عندما تتصلب السبيكة، يبدأ التبلور على سطح الشكل الأكثر برودة ويحدث في البداية في المقام الأول في طبقة رقيقة من السائل فائق التبريد المتاخم للسطح. ونظرًا لارتفاع معدل التبريد، يؤدي ذلك إلى تكوين منطقة ضيقة جدًا 1 من حبيبات صغيرة متساوية المحاور نسبيًا على سطح السبيكة. بعد ذلك، يتم تشكيل منطقة التشعبات (2)، والتي يتزامن اتجاه انتشارها مع اتجاه إزالة الحرارة. تتبلور المنطقة 3 أخيرًا ولها بنية هشة تحتوي على عدد كبير من المسام. تتشكل المنطقة 4 بسبب الانكماش (تقليل الحجم).

أرز. 15. المناطق الهيكلية

تم تحليل هياكل مقاطع سبيكة AK12 عند درجات حرارة صب مختلفة (850 درجة مئوية، 900 درجة مئوية و925 درجة مئوية). في التين. 16 -18 يوضح البنية المجهرية لهذه السبيكة.

أرز. 16. هيكل القسم (800 درجة مئوية): أ) التكبير (x200)؛ ب) التكبير (x500)

أرز. 17. هيكل القسم (850 درجة مئوية): أ) التكبير (x200)؛ ب) التكبير (x500)

الشكل 18. هيكل القسم (925 درجة مئوية): أ) التكبير (x200)؛ ب) التكبير (x500)

نظرًا لأن معدل إزالة الحرارة في جميع حالات التبلور هو نفسه، فإن احتمالية نواة الحبوب التغصنية تعتمد على الفرق بين درجة حرارة القالب ودرجة حرارة الصب، أي على حجم التبريد الفائق الأولي. في التين. ويبين الشكل 19 اعتماد معدل نمو البلورات (SC) ومعدل نواة مراكز التبلور على (C.c.) على كمية التبريد الفائق.

أرز. 19. الاعتماد على h.c. و س.ك. من حجم انخفاض حرارة الجسم

خاتمة:من الشكل. 16-18 يمكن ملاحظة انخفاض في عدد المناطق التغصنية مع زيادة درجة حرارة الصب، مما يعني تحسن الخواص الميكانيكية والصب. ومن الواضح أيضًا أن سهل الانصهار يكون أكثر تشتتًا عند درجة حرارة T = 850 درجة مئوية.

خاتمة

قدم هذا العمل تجارب على سبيكة الصب AK12، ودرس تأثير درجة حرارة تسخين الذوبان على السبائك الميكانيكية وسبائك الصب.

تم إجراء التحليل الطيفي لهذه السبيكة. يتم عرض نتائج هذا التحليل للعينات المصبوبة عند درجة حرارة 925 درجة مئوية في الجدول 1، وعند درجة حرارة صب 800 درجة مئوية - في الجدول 2.

أظهرت البنية المجهرية للقسم AK12 وجود بلورات خشنة على شكل إبرة سهلة الانصهار (b + Si) وبلورات السيليكون (الشكل 3).

وفقا لحسابات نظام التغذية بالبوابة، تم صب العينات في درجات حرارة صب مختلفة. واستنادًا إلى نتائج تجارب الشد والتأثير الإضافية، تم تحديد القوة النهائية وقوة الإثبات (γ، γ 0.2) وصلابة التأثير (IC). الانكماش النسبي والاستطالة عند الكسر يتناسبان عكسيا مع درجة الحرارة. مع زيادة درجة حرارة الصب، تصبح الضغوط في الصب أكبر، وبسبب هذا، تقل قوة التأثير.

كما يتضح من تجربة السيولة أنه مع زيادة درجة حرارة صب السبيكة ينخفض ​​التوتر السطحي مما يدل على زيادة السيولة.

فهرس

1. تيمشينكو إس.إل. دراسة تبلور السبائك تحت تأثير التيار الكهربائي // Rasplavy. 2011. رقم 4. ص 53-61.

2. Deev V.B.، Morin S.V.، Selyanin I.F.، Khamitov R.M.. ارتفاع درجة حرارة ذوبان سبائك الألومنيوم المصبوب // Polzunovsky almanac. 2004.رقم 4. ص 23-24.

3. غوست 1583-93. سبائك الألمنيوم. الشروط الفنية. يدخل. 04/10/1993. م: دار المواصفات، 1996. 3 ص.

4. ميلنيكوف ف.ب.، دافيدوف إس.ف. العمل المختبري. دراسة هيكل وخصائص السبائك غير الحديدية // "تكنولوجيا المعادن وعلوم المعادن" BSTU. 2008. رقم 3. 14 ص.

5. ميلنيكوف ف.ب.، دافيدوف إس.ف. العمل المختبري. دراسة هيكل وخصائص السبائك غير الحديدية // "تكنولوجيا المعادن وعلوم المعادن" BSTU. 2008. رقم 3. س 3-5.

6. غوست 9454-78. المعادن. طريقة اختبار الانحناء عند درجات حرارة منخفضة وداخلية ومرتفعة. يدخل. 01/01/1979. م: دار المواصفات، 1978. ص3-4.

7. Virt A. E.، Lavrentiev A. M.. حساب أنظمة البوابات للمسبوكات الفولاذية // 2012. ص 7-11.

8. غوست 1497-84. المعادن. طريقة اختبار الشد. أدخل 86-01-01. م: دار المواصفات للنشر، 1984. ص21-26.

9. ليتسيك ف. صب المعادن غير الحديدية في قوالب معدنية // 2003.

10. جوليايف أ.ب. تعدين // تعدين. 1986. 43 ص.

11. Korotkikh M. T. تكنولوجيا المواد الإنشائية وعلوم المواد: كتاب مدرسي // الألومنيوم والسبائك القائمة عليه. 2004.23 ثانية.

تم النشر على موقع Allbest.ru

...

وثائق مماثلة

    مبرر اختيار درجة السبائك لتصنيع إطار طائرة تحلق بسرعات دون سرعة الصوت. التركيب الكيميائي للدورالومين وخصائصه الميكانيكية والفيزيائية والطرق التكنولوجية لضمانها. تحليل هيكل السبائك النهائي.

    تمت إضافة الاختبار في 24/01/2012

    دراسة خواص سبيكة الألمنيوم المطروق حيث العنصر الرئيسي في صناعة السبائك هو المنغنيز. تأثير عناصر صناعة السبائك على خصائص وبنية السبيكة والشوائب الرئيسية. ظروف التشغيل ومجالات تطبيق سبائك الألومنيوم.

    الملخص، تمت إضافته في 23/12/2014

    تطوير عملية تكنولوجية لتصنيع التشكيل المبثوق PK-346 من سبيكة AD1. حساب معلمات الضغط المثلى والمعدات اللازمة لتصنيع ملف تعريف معين. وصف الخواص الفيزيائية والميكانيكية لسبائك AD1.

    تمت إضافة الدورة التدريبية في 17/05/2012

    خصائص سبيكة VT22، خواصها الكيميائية، كثافتها، عمليات تزوير وختم، التطبيق. حساب كتلة الشغل. تحديد برنامج الإنتاج لإنتاج القضبان من سبيكة Vt22 واختيار وضع التشغيل وحساب صندوق الوقت.

    تمت إضافة الدورة التدريبية في 11/11/2010

    منهجية بناء مخططات الحالة. خصوصية استخدامها للسبائك التي تشكل مخاليط ميكانيكية من المكونات النقية. ميزات تحديد درجة حرارة تبلور السبيكة. منحنيات التبريد لسبائك Pb-Sb، تطبيق قاعدة القطعة.

    تمت إضافة العرض في 14/10/2013

    التركيب الكيميائي، والغرض من سبائك الصف KhN75MBTYu. متطلبات الصهر المفتوح للمعادن. تطوير تكنولوجيا صهر السبائك. اختيار المعدات وحساب المعلمات التكنولوجية. تذوب توازن المواد. متطلبات لمزيد من إعادة التوزيع.

    تمت إضافة الدورة التدريبية في 07/04/2014

    الوصف الفيزيائي المعدني لسبائك الألومنيوم وحساب ورشة عمل لإنتاج مقاطع الألمنيوم لاحتياجات البناء. الضغط على نطاق درجة الحرارة والمتطلبات الفنية للملف الشخصي. حساب إنتاجية الصحافة وقواعد قبول المنتج.

    تمت إضافة الدورة التدريبية في 25/01/2013

    العلاقة بين تكوين وبنية السبيكة، والتي يحددها نوع مخطط الطور وخصائص السبيكة. حالات السبائك التي تحتوي مكوناتها على تحولات متعددة الأشكال. حالة ذات تحول متعدد الأشكال لمكونين. البنية الدقيقة للسبائك.

    تمت إضافة الاختبار في 12/08/2009

    المتطلبات الأساسية للمنتج، مخطط عملية الإنتاج، خصائص المعدات الرئيسية. الخواص الميكانيكية للسبائك. متطلبات الإيجار. طريقة الحساب كوتشيراييف. حساب أداء الوحدة الرئيسية.

    تمت إضافة الدورة التدريبية في 01/09/2013

    الألومنيوم وسبائكه. خصائص وتصنيف سبائك الألومنيوم. سبائك الألومنيوم المطاوع والمصبوب والخاصة. صب المواد المركبة على أساس سبائك الألومنيوم للهندسة الميكانيكية. تكوين الدورالومين الصناعي.

تتمتع سبائك الألومنيوم والسيليكون AK12 (العلامة التجارية القديمة - AL2)، المرتبطة بالسيليومين، بمقاومة جيدة للتآكل، بالإضافة إلى مستوى متزايد من الخواص الصب والميكانيكية. ونظرًا لهذه المعلمات التكنولوجية الفريدة، فإنها تتنافس بنجاح مع المعادن الحديدية، مما يؤدي إلى إزاحتها تدريجيًا من الصناعات التقليدية: هندسة السيارات والنسيج.

التركيب الكيميائي.

AK12 عبارة عن سبيكة صب تحتوي وفقًا للمعايير الحالية GOST 1583-93 على ما يصل إلى 90٪ من سبائك الألومنيوم مع السيليكون. بالإضافة إلى أنه يحتوي على إضافات صغيرة من المنجنيز والتيتانيوم والنيكل وعناصر أخرى.

ملحوظة:آل - القاعدة؛ النسب المئوية تقريبية.

هذه النسبة العالية من السيليكون - 10-13%، الموجودة في سبيكة AK12، تضمن سيولتها الممتازة وخصائص الصب، مما يسمح بخفض درجة حرارة الصب وإطالة عمر خدمة الصب. الإضافات الصغيرة للمعادن المختلفة التي يتم إدخالها في تركيبة سبيكة AK1 تزيد بشكل كبير من خصائص أدائها.

وعلى وجه الخصوص، لا يزيد المنغنيز من القوة الحرارية فحسب، بل يمنع أيضًا أجزاء المصبوب من الالتصاق بجدران القوالب، كما أنه يربط شوائب الحديد ويقلل من آثاره الضارة وجودة المادة. إضافات التيتانيوم، التي تؤدي إلى تنقية الحبوب، لها أيضًا تأثير إيجابي على قابلية الصب وقابلية التشغيل الآلي للسبائك.

خصائص سيلومين AK12.

تتميز ماركة Silumin AK12 بكثافة منخفضة، نظرًا لاحتوائها على السيليكون الخفيف - الكثافة 2.66 جم/سم3. وله خصائص مهمة يصعب الحصول عليها من سبائك الألومنيوم الأكثر متانة:

  • سيولة عالية
  • انكماش خطي منخفض
  • قابلية اللحام ممتازة.

تُظهر سبيكة AK12 انكماشًا منخفضًا أثناء عملية الصب ولا تشكل شقوقًا عمليًا. في الوقت نفسه، فإن المسبوكات، بسبب فترة التبلور الصغيرة (قريبة من الصفر)، لديها مسامية منخفضة. ولكن نظرًا لميل سبائك الألومنيوم والسيليكون إلى التشبع بالغاز، فقد تحتوي المنتجات على قذائف غازية مركزة - قذائف مغلقة مفتوحة أو تجاويف ذات سطح خشن. وبسببهم تنشأ صعوبات كبيرة في تصنيع الفراغات الضخمة والمعقدة الشكل من AK12.

مقاومة التآكل هي الثانية بعد صفات الصب، ولكن لا تقل أهمية عن معلمة سبيكة AK12. بشكل عام، يتمتع بمستوى متوسط ​​من مقاومة التآكل، لذلك يمكن استخدامه في الصناعة بدون طبقة واقية أو مع وضع طبقة من الطلاء على سطحه. يعتمد معدل تآكل سيلومين AK12 في البحر والهواء الرطب إلى حد كبير على تركيبته.

تعتبر سبيكة AK12 ممتازة في اللحام بأي نوع من أنواع اللحام، سواء بالأرجون أو البقعة، مما يوفر وصلة لحام قوية إلى حد ما.

تعديل سبائك.

لسوء الحظ، فإن التصلب الحراري لسبائك AK12 لا يؤدي إلى زيادة في خصائص قوتها. وفي هذا الصدد، يتم تعديل خواصه الميكانيكية باستخدام إضافات خاصة. للقيام بذلك، يتم إذابة سبائك الألومنيوم والسيليكون إلى حالة سائلة ومعالجتها بالمعادن القلوية (الصوديوم والليثيوم والبوتاسيوم) أو أملاحها. مطلوب معدل صغير، حرفيًا جزء من مائة من المائة، بحيث يربط جزيئات السيليكون في المحلول ويمنع نموها. ونتيجة لذلك، يتم زيادة قوة وليونة سبيكة AK12، وكذلك خصائص الصب بشكل كبير.

في الآونة الأخيرة، تستخدم الصناعة بنشاط سبائك الألومنيوم والسيليكون AK12، المعدلة بمركبات السترونتيوم، والتي لها نفس التأثير تقريبًا على السبائك مثل أملاح المعادن القلوية. يتم تقديمها على شكل سبيكة أساسها الألومنيوم، وعلى عكس الصوديوم، فإن السترونتيوم ليس عرضة للنفايات ولا يزيد من انكماش الغاز ومسامية انكماش المادة. تحتفظ المسبوكات التي تم الحصول عليها بمساعدتها بخصائصها المعدلة حتى بعد إعادة الصهر.

تطبيق صب سبائك AK12.

من الصعب قطع سبائك الألومنيوم والسيليكون AK12 ويمكن دحرجتها، ولكنها تتميز بالسيولة المتزايدة. ولهذا السبب، هناك طلب كبير عليه في إنتاج الأجزاء المصبوبة التي يمكن أن تعمل في درجات حرارة تصل إلى 200 درجة. للحصول عليها، يتم استخدام مجموعة متنوعة من طرق الصب: تحت الضغط، في الرمل وفي القوالب المعدنية. بعد ذلك، يتم تصنيع أجزاء الأجهزة المنزلية والتعدين والمعادن وتصنيع الطائرات وصناعات بناء الآلات من المسبوكات:

  • علب المرافق.
  • المكابس.
  • كتل الاسطوانة
  • مطاحن اللحوم
  • المبادلات الحرارية؛
  • علب المضخات
  • ملحقات خطوط الأنابيب؛
  • محولات، الخ.

يمكن استخدام Silumin AK12، المميز بالحرف "P" والذي يحتوي على نسب ضئيلة من الرصاص والزنك والبريليوم والزرنيخ، في صناعة الأواني المعدنية. على سبيل المثال، يتم استخدامه لصنع القدور المتينة وخفيفة الوزن، والمقالي، وأواني التحميص، وأطباق الخبز وغيرها من المنتجات الغذائية.

وبالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام سبائك AK12 بنشاط في المجوهرات. وهو يلحم بشكل جيد، وهو أمر مهم عند تجميع المجوهرات، كما أنه مصقول ومطحون بسبب مساميته المنخفضة، مما يشكل سطحًا لامعًا وناعمًا بدون عيوب. إذا لزم الأمر، يتم أكسدة المجوهرات عن طريق طلاء طبقة الأكسيد المتكونة على سطحها بمجموعة متنوعة من الألوان. في درجات حرارة منخفضة، يكتسب الفيلم الشفاف للأكاسيد لونا ذهبيا (لون الذهب الطبيعي).

نحن نقدم الدرجات التالية من سبائك الألومنيوم والسيليكون AK12 في السبائك والمسبوكات:

  • AK12h؛
  • AK12pch؛
  • AK12h؛

يتم تسليم المواد إلى أي منطقة روسية وفقًا للشروط وقواعد النقل.

تعمل الأرباح على تغذية أماكن الصب السميكة وتقع بحيث يصلب المعدن فيها أخيرًا. يجب أن يكون تجويف الانكماش كاملاً

فرصة لتكون في الربح.

تصنع قوالب الصب بشكل رئيسي في قوارير.

الدورق عبارة عن إطار صلب (مستطيل، مربع، مستدير)، مصنوع

مصنوعة من الحديد الزهر والفولاذ وسبائك الألومنيوم، وهي تحمي القالب من التدمير أثناء تجميعه ونقله وتعبئته بالمعدن السائل. عادة، يتم صنع القالب في دورقين، يتم توسيطهما باستخدام دبابيس: يتم تثبيت المسامير في آذان الدورق العلوي، ويتم توجيهها مع الدورق إلى آذان الدورق السفلي.

2 سبائك مصبوبة

في الهندسة الميكانيكية الحديثة، غالبًا ما يتم استخدام الحديد الزهر والصلب والسبائك غير الحديدية (الألومنيوم والنحاس والمغنيسيوم) لإنتاج المسبوكات. في

في هذا العمل، سوف نستخدم سيلومين AK12 لإنتاج المسبوكات

(AL2) ماركة Silumin AK12 عبارة عن سبيكة من الألومنيوم بنسبة 10-13٪ من السيليكون.

خصائص ماركة سيلومين AK12:

3 الحصول على المعدن السائل

المواد الأولية المستخدمة لصهر المعادن والسبائك هي

وتسمى مواد الشحن(تكلفة). يتم استخدام المعادن النقية والسبائك الخاصة ونفايات الإنتاج وكذلك التدفقات كشحنة.

تعمل على تكوين الخبث الذي يحمي المعدن السائل من الأكسدة

للحصول على درجة السيلومين AK12 في هذا العمل نستخدم النفايات

إنتاج دي مع إضافة السيلومين الطازج. يتم استخدام فرن بوتقة المقاومة لإذابة السيلومين.

يظهر هيكل فرن المقاومة الكهربائية في الشكل 4

الشكل 4 - مخطط فرن المقاومة الكهربائية 1 - العزل الحراري، 2 - النار

الطوب المقاوم، 3 - الغلاف، 4 - الغطاء، 5 - البوتقة. 6- السخان يتكون فرن المقاومة الكهربائية من أسطواني ملحوم

الغلاف 3، مبطن بالطوب الحراري 2. بين الغلاف 3 والقدم-

توجد شاشة الأسبستوس العازلة للحرارة 1 بالأسفل.

يتم استخدام دوامة نيتشروم6. يتم تركيب موقد من الحديد الزهر داخل الفرن.

جل 5، مغلق بالغطاء 4

صب المعادن في قوالب الصبيتم إنتاجه بواسطة مغرفة صب. يجب صب المعدن في تيار مستمر لمنع دخول الخبث والهواء إلى تجويف القالب.

4 تسلسل تصنيع القالب

1. اصنع النصف السفلي من القالب (الشكل 5)، والذي من أجله:

- قم بتثبيت النصف السفلي من النموذج 5 ونموذج وحدة التغذية 3 على النموذج الفرعي -

لوحة نيويورك 1؛

قم بتغطية النموذج بالقارورة السفلية 2 بحيث تكون المسافة من حافة النموذج إلى الدورق 20 مم على الأقل. يجب أن تكون الآذان 4 الموجودة على القارورة في الأسفل (الشكل 5)؛

الشكل 5 - تركيب النصف السفلي من النموذج والمغذي في الدورق السفلي: 1 - لوحة النموذج السفلي، 2 - الدورق السفلي، 3 - وحدة التغذية، 4 - الأذنين، 5 - الدورق السفلي

نموذج لوفينا

بسمك 20-30 ملم واضغطي على الخليط بقوة بيديك؛

- أضف طبقة من الرمل حتى 50-60 ملم وصغير الحجم؛

- املأ الدورق بالكامل بالرمل المقولب ثم قم بضغطه بالمكبس.

ش جدران القارورة، يجب أن تكون كثافة التعبئة أكبر، حيث يمكن للخليط أن يكون

قد ينسكب عند قلب القارورة؛

- إزالة الخليط الزائد مع المسطرة.

- وخز قنوات التهوية بخانق (إبرة). لا ينبغي أن يكونوا أقرب 10-15 ملم من النموذج (الشكل 6)؛

الشكل 6 - رسم تخطيطي لقسم النصف السفلي من القالب: 1 - صب الرمل؛ 2 - قنوات التهوية، 3 - النصف السفلي من النموذج،

4-مغذية، 5-لوحة نموذجية فرعية

2. اصنع النصف العلوي من القالب (الشكل 7)، والذي من أجله:

- اقلب القارورة السفلية 1 × 180 0 ;

- تثبيت النصف الثاني من النموذج 2 على المسامير؛

- قم بتثبيت القارورة العلوية 3 على طول مسامير التوجيه؛

- رش سطح الفراق بطبقة فاصلة من الرمل.

- تثبيت نماذج من صائد الخبث 4، وRiser 5، وUplift 6 (الشكل 7)؛

الشكل 7 - صنع النصف العلوي من القالب: 1 - الدورق السفلي المصبوب، 2 - النصف العلوي من النموذج. 3 - الدورق العلوي، 4 - نموذج ماسك الخبث،

5 - نموذج الناهض، 6 - نموذج التوجه، 7 - دبوس

يتم عرض نموذج صائد الخبث وجزء من النموذج الصاعد بخطوط منقطة.

نيامي، لأنها تقع خلف نموذج الجزء

- قم بتغطية النموذج بطبقة من الرملبسمك 20-50 مم واضغط الخليط بإحكام حول النماذج بيديك؛

- قالب القارورة العلوية على نحو مماثل للسفلى (الشكل 8).

الشكل 8 - نموذج الجزء المصبوب

3. قم بإزالة عناصر مجموعة النموذج من القالب، والتي من أجلها:

- قم بإزالة نماذج الناهض والدفع. قم بتوسيع الجزء العلوي من الناهض لتشكيله

وعاء النابضة.

افتح القوارير (قم بإزالة الدورق العلوي من الدورق السفلي) ثم ضع سطح الفراق

أماه؛

- قم بإزالة نموذج الصب والمغذي وماسك الخبث من كلا القارورتين؛

- قم بتصحيح المناطق المتضررة باستخدام مكواة تنعيم ونفخ القالب بتيار من الهواء.

4. تجميع قالب الصب، والذي (الشكل 9):

- تثبيت قضيب على بصمات العلامة في القارورة السفلية؛

- أغلق النموذج، أي. قم بتغطية القارورة السفلية بالجزء العلوي.

- تقديم صناديق صب لملء.

5. صب المعدن في القالب.

6. ضرب وتنظيف الصب.

الملفات: ملف واحد

يتم استخدام المعادن النقية والعائدات والنفايات التي لها نفس تركيبة السبائك المحضرة كمواد شحن أثناء الصهر، و

أيضا النفايات من السبائك الأخرى. يتم تحديد اختيار مواد الشحن

وكذلك إمكانية الحصول منها على سبيكة ذات تركيبة معينة، وكذلك البيانات الفنية والاقتصادية: توفر المادة وسعرها وإمكانية معالجتها في وحدة الصهر المختارة.

المرتجعات والنفايات لها أقل الأسعار. ومع ذلك، فهي، كقاعدة عامة، ملوثة بالشوائب، لذلك من المستحيل تعويض الشحنة بأكملها، لأن إزالة الشوائب أثناء الصهر ليس من الممكن أو المستحسن دائما. بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما تحتوي النفايات والمرتجعات على شوائب غير قابلة للاكتشاف تؤدي إلى تدهور خصائص المعدن. وفي هذا الصدد، غالبًا ما يتم تحديد حصة الهدر والعائدات في الشحنة بناءً على حالة المحتوى المسموح به من الشوائب المحددة.

يتم تحديد كمية المواد المشحونة عن طريق حساب الشحنة. ويأخذ الحساب في الاعتبار الخسائر المعدنية المتوقعة. لحساب الشحنة، من الضروري، ربما، إجراء تحليل كيميائي أكثر اكتمالاً لجميع المواد المشحونة. وفيما يلي الحساب الحسابي لهذه التهمة.

تكنولوجيا الصهر: اعتمادًا على حجم الإنتاج وخصائصه، يتم صهر سبائك الألومنيوم المصبوبة في أفران بوتقة وعاكسة تعمل بالكهرباء أو الوقود السائل أو الغازي. تستخدم أفران الحث الكهربائي على نطاق واسع بشكل خاص.

يجب أن يتوافق التركيب الكيميائي للمعادن الأولية والسبائك الثانوية والسبائك الرئيسية مع متطلبات GOST أو TU. عادةً ما يتم استخدام ما يلي كرسوم:

  1. درجة السيليكون SIL1 (12% Si، بقية Al) (GOST 2685-89)؛
  2. رباط النحاس (57.5% آل).

يجب ألا تكون شحنة صهر سبائك الألومنيوم مبللة أو ملوثة بالزيت أو المستحلب أو التربة. يجب تسخين جميع مكونات الشحنة المدخلة في المعدن السائل إلى 150...200 درجة مئوية لتجنب انبعاث المعدن. وتشمل الشحنة الألومنيوم الأولي والسبائك الثانوية والإرجاع والنفايات. يتم إدخال العناصر المؤكسدة بسهولة على شكل سبائك لتسهيل إذابتها وتقليل الهدر. من الأفضل أن يتم صهر السبائك في أفران البوتقة الحثية.

من أجل الراحة والوضوح، نقوم بإجراء حسابات لـ 100 كجم من السبائك.

حساب الشحنة باستخدام السبيكة الرئيسية دون الأخذ بعين الاعتبار محتوى الشوائب: وهي مخصصة لتحضير 1000 كجم من سبيكة AK12M2. متوسط ​​التركيب الكيميائي للسبيكة هو Si = 11-13%؛ النحاس = 1.5-3%؛ الحديد = 1% النجاسة 1%؛ آل – الباقي.

  1. خنازير جواز السفر من الدرجة A0 (GOST 11069-01)؛
  2. درجة السيليكون SIL00 (13% Si، بقية Al) (GOST 2685-89)؛
  3. رباط النحاس (57.5Cu)؛

4) سيتم تنفيذ الذوبان في فرن بوتقة. نفايات المكونات: 1% آل؛ 1% سي؛ 1% حديد؛ 1.5% نحاس؛

أ) الألومنيوم (84 × 100)/(100-1) = 84.8 كجم؛

ب) السيليكون (12 × 100)/(100-1) = 12.12 كجم؛

ج) النحاس (2 × 100)/(100-1.5) = 2.03 كجم؛

د) الحديد (1 × 100)/(100-1) = 1.01 كجم؛

2. تحديد العدد المطلوب من الشركات المساهمة:

82.06/(99/100) = 82.88 كجم؛

ب) ماركة سيلومين SIL1. يعتمد الحساب على السيليكون:

(13 × 93.23)/100 = 12.12 كجم

ج) رباط النحاس:

(42.5 × 4.77)/100 = 2.02 كجم

3. تحديد كمية الألمنيوم التي يجب إدخالها في صورتها النقية:

يتم تقديم جميع آل في شكل سبائك. يمكن استخدام الألومنيوم الخنزير لضبط تركيبة السبائك.

5. تحديد كتلة كل مكون من مكونات الشحنة لمذاب واحد من السبيكة (10000 كجم):

سبائك جواز السفر درجة A0 8288 كجم

ماركة سيلومين SIL00 93 23 كجم

رباط النحاس 477 كجم

5. حساب كمية الحرارة اللازمة لتسخين وصهر وإحماء طن واحد من السبيكة إلى درجة حرارة الصب.

كمية الحرارة المفيدة المستهلكة في التسخين والصهر والإفراط في تسخين المصهور إلى درجة حرارة معينة، كيلوجول

Qtot = كيو تايم + Qpl + Qper

حيث Q هي كمية الحرارة اللازمة لتسخين السبيكة إلى درجة الحرارة kJ؛

Qpl هي كمية الحرارة المستهلكة في صهر المعدن، kJ؛

Qper هي كمية الحرارة المستهلكة في تسخين المادة المنصهرة إلى درجة حرارة معينة، كيلوجول.

أ) تحديد كمية الحرارة اللازمة لتسخين السبيكة إلى درجة الحرارة:

حيث M هي كتلة المعدن،

CTV - متوسط ​​السعة الحرارية للسبائك الصلبة،

من قانون دولونج بيتي

213.125 سعرة حرارية/(كجم ج)

Stv = 213.125 × 4.18 = 890.9 جول/(كجم×ج)

تسول - نقطة الانصهار، تسول = 560 ج؛

درجة حرارة السبيكة الأولية، t0 = 20 درجة مئوية

Qtimes = Cstv M (tsol – t0) = 890.9×1000 (560 – 20) = 481086 كيلوجول

ب) تحديد كمية الحرارة المستهلكة في صهر المعدن:

أين هو متوسط ​​الحرارة الكامنة لانصهار السبيكة، كيلوجول/كجم

Qpl = q M = = 550.82 × 1000 = 550820 كيلوجول

ج) تحديد كمية الحرارة المستهلكة في تسخين الذوبان إلى درجة حرارة معينة:

أين هو متوسط ​​السعة الحرارية للسبائك السائلة،

من قانون دولونج بيتي للحالة السائلة:

=(0.22+0.03+0.002)*1000=252 سعرة حرارية/(كجم ×C)

Stv = 252 سعرة حرارية/(كجم×ج) = 4.18×252 = 1053.36 جول/(كجم ج)

درجة الحرارة الزائدة، C؛

Qper = Czh M (tli – tlik) = 1053.36×1000 (720 – 640) = 84269 كيلوجول.

د) إجمالي كمية الحرارة اللازمة للتسخين والذوبان والسخونة الزائدة 1000 كجم من السبائك:

إجمالي = Qtime + Qpl + Qper = 481086 + 550850 + 84269 = 1116205 كيلوجول

6. اختيار وحدة الصهر وتطوير تكنولوجيا تحضير السبائك.

6.1. اختيار وحدة الصهر وخصائصها.

يتم استخدام أفران مختلفة لإنتاج سبائك الألومنيوم. يتم اختيار الفرن اعتمادًا على حجم الإنتاج ومتطلبات جودة المعدن الذي يتم صهره وعدد من العوامل الأخرى.

بناءً على نوع الطاقة المستخدمة لصهر السبائك، تنقسم جميع أفران الصهر إلى وقود وكهرباء. تنقسم أفران الوقود إلى أفران بوتقة وعاكسة وأفران ذات عمود. يتم تصنيف الأفران الكهربائية حسب طريقة تحويل الطاقة الكهربائية إلى حرارة. تستخدم المسابك أفران المقاومة والتحريض والقوس الكهربائي وشعاع الإلكترون وأفران البلازما.

في أفران المقاومة الكهربائية، يتم تسخين وذوبان الشحنة بسبب الطاقة الحرارية التي يتم توفيرها من عناصر التسخين الكهربائية المثبتة في سقف أو جدران فرن الصهر. تستخدم هذه الأفران لصهر سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم والزنك والقصدير والرصاص.

تنقسم أفران الحث، بناءً على مبدأ تشغيلها وتصميمها، إلى أفران بوتقة وأفران قناة، وتصنف أفران البوتقة، اعتمادًا على تردد تيار الإمداد، إلى أفران ذات تردد عالي وصناعي (50 لكل ثانية).

بغض النظر عن تردد تيار الإمداد، فإن مبدأ التشغيل لجميع أفران البوتقة الحثية يعتمد على تحريض الطاقة الكهرومغناطيسية في المعدن المسخن (تيارات فوكو) و

تحويلها إلى حرارة. عند صهر المعدن أو البوتقات الأخرى المصنوعة من مواد موصلة للكهرباء، تنتقل الطاقة الحرارية أيضًا إلى المعدن المسخن عن طريق جدران البوتقة. تُستخدم أفران البوتقة الحثية لصهر الألومنيوم والمغنيسيوم والنحاس وسبائك النيكل وكذلك الفولاذ والحديد الزهر.

لتحضير سبيكة AK12M2، نختار فرن بوتقة تحريضي من العلامة التجارية IAT-1.

تتراوح سعة أفران البوتقة من أجزاء الكيلوجرام (أفران المختبرات) إلى عدة عشرات من الأطنان.

مزايا أفران الحث البوتقة:

1) الأداء العالي الذي تم تحقيقه بسبب كثافات الطاقة العالية؛

2) التداول المكثف للصهر في البوتقة، مما يضمن معادلة درجة الحرارة في جميع أنحاء حجم الحمام والحصول على تركيبة كيميائية متجانسة للسبائك؛

3) القدرة على التحول بسرعة من صهر نوع معين من السبائك إلى نوع آخر؛

4) الاستخدام الواسع النطاق (حتى 100٪) لمواد منخفضة الجودة في الشحن - الرقائق والنفايات؛

5) القدرة على إجراء الصهر عند أي ضغط (أفران فراغ) وفي أي جو (أكسدة، تخفيض، محايد)؛

6) بساطة وسهولة صيانة الفرن والتحكم فيه وتنظيم عملية الصهر؛ فرص كبيرة لميكنة وأتمتة تحميل الشحنات وصب المعادن، والظروف الصحية والنظافة الجيدة.

تشمل عيوب أفران البوتقة المتانة المنخفضة لبطانة البوتقة ودرجة حرارة المعدن المنخفضة نسبيًا على سطح الحمام السائل، مما لا يسمح بالاستخدام الفعال للتدفقات في المعالجة المعدنية للسبائك. ومع ذلك، فإن مزايا أفران البوتقة كبيرة جدًا لدرجة أنها أصبحت منتشرة على نطاق واسع. هناك أفران مفتوحة (الانصهار في الهواء) وأفران فراغية (الانصهار في الفراغ).

لصهر سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم والنحاس، يتم استخدام أفران بوتقة الحث المفتوحة ذات التردد الصناعي بسعة تتراوح من 0.4 إلى 1.0 إلى 25-60 طنًا وإنتاجية تتراوح من 0.5 إلى 6.0 طن من المعدن السائل في الساعة. بغض النظر عن درجة السبيكة التي يتم صهرها والحاوية، فإن أفران البوتقة الحثية لها نفس المكونات الهيكلية وتختلف بشكل رئيسي في إنتاجية وقوة المعدات الكهربائية.

يتم تصنيع بوتقات أفران صهر سبائك الألومنيوم والنحاس عن طريق ضرب الكتل المقاومة للحرارة وتلبيدها، وقد تم تجهيز أفران صهر سبائك المغنيسيوم ببوتقة فولاذية ذات تصميم ملحوم أو مصبوب.

تستخدم أفران الحث عالية التردد لصهر السبائك المعتمدة على قواعد النيكل والنحاس، وكذلك الفولاذ وعدد من السبائك الأخرى. وتتراوح سعة الأفران من عشرات الكيلوجرامات إلى 1-3 طن من المعدن السائل. مصدر الطاقة هو محولات التيار الثايرستور.

الخصائص الرئيسية لفرن قناة الحث IAT-1

الجدول 5

6.2. تطوير التكنولوجيا لإنتاج سبائك AK12M2

إن ذوبان معظم سبائك الألومنيوم ليس بالأمر الصعب. يتم إدخال مكونات صناعة السبائك، باستثناء المغنيسيوم والزنك وأحيانا النحاس، في شكل سبائك. يتم إدخال الرباط A1-Si في المصهور عند درجة حرارة 700-740 درجة مئوية؛ يتم تحميل الزنك قبل المغنيسيوم، والذي يتم إدخاله عادة قبل تصريف المعدن. يتم تحميل المواد المشحونة بالتسلسل التالي؛ الألومنيوم الخنزير، والنفايات الضخمة، وإعادة الصهر، والسبائك أو المعادن النقية. الحد الأقصى المسموح به لارتفاع درجة حرارة السبائك المصبوبة هو 800-830 درجة مئوية. عند ذوبانه في الهواء، يتأكسد الألومنيوم. العوامل المؤكسدة الرئيسية هي الأكسجين وبخار الماء. تبلغ نسبة الرطوبة في الهواء في الشتاء 2-4.5 جم/م3، وفي الصيف 18.5-23 جم/م3؛ يمكن أن تحتوي منتجات احتراق الوقود السائل أو الغازي على ما بين 35 إلى 70 جم/م3 من بخار الماء. اعتمادا على درجة الحرارة وضغط الأكسجين وبخار الماء، وكذلك على الظروف الحركية للتفاعل أثناء الأكسدة، يتم تشكيل أكسيد الألومنيوم (A1 2 O 3) وأكاسيد فرعية (A1 2 O و A1O). يزداد احتمال تكوين الأكسيد الفرعي مع زيادة درجة الحرارة وانخفاض الضغط الجزئي للأكسجين فوق المنصهر. في ظل ظروف الانصهار العادية، تكون المرحلة المستقرة من الناحية الديناميكية الحرارية هي أكسيد الألومنيوم الصلب - Al 2 O 3، الذي لا يذوب في الألومنيوم ولا يشكل مركبات قابلة للانصهار معه. عند تسخينه إلى 1200 درجة مئوية، يتبلور A1 2 O 3 مرة أخرى إلى a-Al2O3. عندما يتأكسد سطح الألومنيوم الصلب والسائل، يتم تشكيل طبقة أكسيد كثيفة ومتينة بسمك 0.1-0.3 ميكرون. عند الوصول إلى مثل هذا السُمك، تتوقف الأكسدة عمليا، حيث يتباطأ معدل انتشار الأكسجين عبر الفيلم بشكل حاد. يزداد معدل الأكسدة بشكل كبير مع زيادة درجة حرارة الذوبان.

تشكل سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم طبقة أكسيد ذات تركيبة متغيرة. عند محتوى منخفض من المغنيسيوم (يصل إلى 0.005%)، يكون لفيلم الأكسيد البنية -A1 2 O 3 وهو عبارة عن محلول صلب من MgO في -A1 2 0 3؛ بمحتوى 0.01-1٪ ملغ، يتكون فيلم الأكسيد من الإسبنيل (MgO-A1 2 O) ذو التركيبة المتغيرة وأكسيد المغنيسيوم؛ مع محتوى يزيد عن 1.0% Mg، يتكون الفيلم بالكامل تقريبًا من أكسيد المغنيسيوم. يعمل البريليوم واللانثانم (حتى 0.01٪) على تقليل معدل أكسدة هذه السبائك إلى مستوى معدل أكسدة الألومنيوم. يرجع تأثيرها الوقائي إلى ضغط طبقة أكسيد السبائك بسبب ملء المسام المتكونة فيها.

يصاحب خلط الذوبان أثناء عملية الذوبان انتهاك لسلامة فيلم الأكسيد وخلط شظاياه في الذوبان. يحدث أيضًا إثراء المصهورات بشوائب الأكسيد نتيجة تفاعلات التبادل مع بطانة أجهزة الصهر. إن التأثير الأكثر أهمية على درجة تلوث المواد المصهورة بالأغشية يتم من خلال الأكسدة السطحية للمواد المشحونة الأولية والثانوية الأصلية. ويزداد الدور السلبي لهذا العامل مع انخفاض الاكتناز وزيادة المساحة السطحية المحددة للمادة.

وصف العمل

يحتوي الألومنيوم على شبكة بلورية مكعبة مركزية الوجه ولا تخضع للتحولات المتآصلة. لديها كثافة منخفضة (2.7 جم / سم 3)، ونقطة انصهار منخفضة (660 درجة مئوية)، ولها استطالة شد عالية (تصل إلى 60٪)، وموصلية كهربائية جيدة وقوة محددة عالية. يحتوي الألومنيوم على انكماش تبلور حجمي كبير (6.5%) وانكماش خطي كبير (1.7%)؛ يتأكسد بسهولة ليشكل طبقة أكسيد واقية كثيفة من Al2O3. يستخدم الألومنيوم على نطاق واسع في الهندسة الكهربائية والطيران وصناعة الأغذية وصناعة السيارات والبناء.

1. الخصائص العامة ومجالات تطبيق السبيكة ...............3
2. الخواص الفيزيائية والصب والميكانيكية وغيرها للسبيكة.........6
3. حساب الكثافة النظرية للسبيكة .......................... 7
4. خصائص الشحنة والمواد المساعدة لإنتاج السبيكة. حساب الرسوم …………………………………………………………………………………………………………………
5. حساب كمية الحرارة اللازمة لتسخين وصهر وارتفاع درجة حرارة 1 طن من السبيكة لدرجة حرارة الصب ........................... 11
6. اختيار وحدة الصهر وتطوير تكنولوجيا تحضير السبائك ……………………………………………………………………………………………………………. .13
6.1. اختيار وحدة الصهر وخصائصها .......................... 13
6.2. تطوير التكنولوجيا لإنتاج سبائك AK12M .......................... 16
قائمة المراجع ……………………………………………….19