Slitiny litého hliníku jsou regulovány normou GOST 1583-93, která platí pro slitiny v ingotech používaných jako kovová vsázka a slitiny v hotových odlitcích (celkem 39 jakostí). V souladu s GOST1583-93 se při označování slitiny používá kombinované (dvojité) označení: nejprve je uvedena třída slitiny v ingotech, poté v závorkách - třída slitiny pro hotové tvarové odlitky, například: AK12 (AL2) , AK13 (AL13), AK5M (AL5).

Slitiny v ingotech jsou označeny následovně. Zpočátku je označeno písmeno "A", což znamená, že slitina je hliník. Potom písmena označují název hlavních nebo legujících prvků, za nimiž následuje číslo udávající průměrné procento těchto složek. Přijímá se následující označení součástí, které tvoří slitiny hliníku na odlévání: K - křemík; Su - antimon; Mts - mangan; M - měď; Mg - hořčík; H - nikl; C - zinek. Například: AK12 je slitina hliníku s průměrným obsahem Si = 12 %; AK10Su - obsahuje 10% křemíku a antimonu jako legující prvek, zbytek je A1; AMg4K1, 5M - slitina obsahující hořčík - 40%, křemík - 1,5, měď asi 1,0%, zbytek - A1.

Třída slitiny v odlitcích se označuje dvěma způsoby:

První - s písmeny AL (A - hliník, L - slévárna), za nimiž následují čísla udávající číslo slitiny. Tyto údaje jsou podmíněné, nemají žádnou souvislost s chemickým složením nebo mechanickými vlastnostmi. Příklad označení - AL2, AL4, AL19;

Druhý je podobný ingotovým slitinám.

V konstrukční dokumentaci při označování tvarových odlitků norma umožňuje uvádět jakost slitiny bez dodatečného označení třídy v závorce nebo pouze jakost uvedenou v závorce.

Ve vzdělávacím procesu, kdy je uvedeno chemické složení kovu hotového odlitku, je dovoleno používat označení podle prvního způsobu (AL ...), pokud jde o vsázku (ingoty) používané k tavení. , pak lze značku ingotů označit podle druhého způsobu (AK .. .).

3.2.1. Klasifikace a vlastnosti hliníkových slitin

Podle účelu lze konstrukční hliníkové odlévací slitiny rozdělit do následujících skupin:

slitiny vyznačující se vysokou těsností: AK12 (AL2), AK9ch (AL4), AK7ch (AL9), AK8MZch (VAL8), AK7pch (AL9-1), AK8l (AL34), AK8M (AL32);

vysokopevnostní, žáruvzdorné slitiny: AM5 (AL 19), AK5M (AL5), AK5Mch (AL5-1), AM4,5 Kd (VAL10);

korozivzdorné slitiny: AMch11 (AL22), ATs4Mg (AL24), AMg10 (AL27), AMg10ch (AL27-1).

Písmena na konci značky označují: h - čisté; pch - vysoká čistota; och - zvláštní čistota; l - slévárenské slitiny; c - selektivní.

Rafinované slitiny v ingotech se označují písmenem „r“, které je umístěno za označením třídy slitiny. Slitiny určené pro výrobu potravinářských výrobků jsou označeny písmenem „P“, které je umístěno i za označením značky slitiny.

Hliníkové licí slitiny v ingotech (kovová vsázka) a v odlitcích jsou vyráběny pro potřeby národního hospodářství a pro export v souladu s GOST 1583-93.

Značky a chemické složení hliníkových odlévacích slitin musí odpovídat údajům uvedeným v tabulce. 3.14.

Siluminy v ingotech se vyrábějí s následujícím chemickým složením:

AK12ch (SIL-1): křemík 10-13%, hliník - základna; nečistoty, %, ne více než: železo 0,50, mangan 0,40, vápník 0,08, titan 0,13, měď 0,02, zinek 0,06;

AK12pch (SIL-0): křemík 10-13%, hliník - základna; nečistoty, %, ne více než: železo 0,35, mangan 0,08, vápník 0,08, titan 0,08, měď 0,02, zinek 0,06;

AK12och (SIL-00): křemík 10-13%, hliník - základna; nečistoty, %, ne více než: železo 0,20, mangan 0,03, vápník 0,04, titan 0,03, měď 0,02, zinek 0,04;

AK12zh (SIL-2): křemík 10-13%, hliník - základna; nečistoty, %, ne více než: železo 0,7, mangan 0,5, vápník 0,2, titan 0,2, měď 0,03, zinek 0,08.

Po dohodě mezi výrobcem a spotřebitelem může AK12zh (SIL-2) silumin obsahovat až 0,9 % železa, až 0,8 % manganu a až 0,25 % titanu.

Slitiny AK7, AK5M2, AK9, AK12 se používají pro výrobu potravinářských výrobků. Použití jiných jakostí slitin pro výrobu výrobků a zařízení určených pro styk s potravinami a médii musí být v každém jednotlivém případě povoleno zdravotnickými orgány.

Ve slitinách hliníku určených k výrobě potravinářských výrobků by hmotnostní podíl olova neměl být vyšší než 0,15 %, arsenu nejvýše 0,015 %, zinku nejvýše 0,3 %, berylia nejvýše 0,0005 %.

V rafinovaných slitinách by obsah vodíku neměl být vyšší než 0,25 cm 3 /100 g kovu pro hypoeutektické siluminy, 0,35 cm e / 100 g pro hypereutektické siluminy, 0,5 cm 3 /100 g pro slitiny hliníku a hořčíku; pórovitost by neměla být větší než tři body.

Podle chemického složení se hliníkové slitiny dělí do pěti skupin (tab. 3.14).

První skupina - slitiny na bázi Al-Si-Mg; pro získání jemnozrnné struktury je nutné aplikovat modifikaci.

Druhá skupina - slitiny na bázi systému A1-Si-Cu; dobré odlévací vlastnosti se vysvětlují optimální kombinací obsahu křemíku a mědi; tento obsah legujících prvků umožňuje použití tepelného zpracování ke zlepšení mechanických vlastností slitin.

Třetí skupina - slitiny založené na systému A1-Cu; mají schopnost tepelného zpracování, po kterém se jejich mechanické vlastnosti zlepšují, odlévací vlastnosti jsou horší než u siluminů.

Čtvrtá skupina - slitiny na bázi systému A1-Mg; mají zvýšené mechanické vlastnosti díky legování titanem, beryliem, zirkoniem; slitiny této skupiny odolávají vysokému statickému a rázovému zatížení.

Pátá skupina - slitiny založené na systému A1-ostatní prvky (Ni-Ti atd.); mají tepelně odolné vlastnosti, to znamená, že dobře fungují při zvýšených teplotách; totéž lze říci o tlacích.

Při analýze GOST 1583-93 lze vidět, že některé slitiny stejné značky používané pro kovové vsázky a tvarové odlitky mají rozdíly v chemickém složení: ve slitinách na odlitky dochází k mírnému snížení obsahu hořčíku a zvýšení obsahu škodlivých látek. nečistoty jsou povoleny.

* Množství zohledněných nečistot závisí na typu odlitku.

Poznámky:

1. V závorkách jsou označení tříd slitin podle GOST 1583-89, OST 48-178 a podle specifikací.
2. Ve zlomcích čitatel ukazuje data pro ingoty a jmenovatel - pro odlitky.
3. Je dovoleno neurčovat hmotnostní podíl příměsí ve slitinách při výrobě odlitků ze vsázky známého chemického složení (s výjimkou příměsí železa).
4. Při použití slitin jakostí AK12 (AL2) a AMg3Mts (AL28) pro díly pracující v mořské vodě by hmotnostní zlomek mědi neměl překročit: ve slitině třídy AK12 (AL2) - 0,30%, ve slitině třídy AMg5Mts ( AL28) - 0,1 %.
5. Při použití slitin pro vstřikování je u slitiny značky AK7Ts9 (AL 11) povolena absence hořčíku; ve slitině značky AMg11 (AL22) je obsah hořčíku 8,0-13,0 %, křemíku 0,8-1,6 %, manganu do 0,5 % a absence titanu.
6. Slitiny jakosti AK5M7 (A5M7), AMg5K (AL13), AMg10ch (AL27), AMg10ch (AL27-1) se nedoporučují pro použití v nových konstrukcích.
7. Nepřítomnost boru ve slitině AK8M3ch (VAL8) je povolena za předpokladu, že je zajištěna úroveň mechanických charakteristik stanovených touto normou. Při výrobě dílů ze slitiny AK8M3ch (VAL8) tekutým lisováním by hmotnostní podíl železa neměl překročit 0,4 %.
8. Při tlakovém lití do slitiny AK8 (AL34) je dovoleno snížit limit hmotnostního zlomku berylia na 0,06 %, zvýšit přípustný hmotnostní zlomek železa na 0,1 % s celkovým hmotnostním zlomkem nečistot nejvýše 1,2 % a nepřítomnost titanu.
9. Pro úpravu struktury u slitin AK9ch (AL4), AK9pch (AL4-1), AK7ch (AL9), AK7pch (AL9-1) je povoleno vnášení stroncia do 0,08 %.
10. Nečistoty označené pomlčkou jsou zohledněny v celkovém množství nečistot, přičemž obsah každého z prvků nepřesahuje 0,020 %.
11. Po dohodě se spotřebitelem je povoleno vyrábět ingoty, jejichž složení se hmotnostními podíly jednotlivých prvků (hlavních složek a nečistot) liší od složení uvedeného v tabulce. 3.14.
12. Při použití slitin pro vstřikování je ve slitině AMg7 (AL29) povolen obsah nečistot berylia do 0,03 % a křemíku do 1,5 %.
13. U slitiny třídy AMg11 (AL22) je nepřítomnost titanu povolena.

Slitiny pro lití sekundárních ingotů se získávají zpracováním třísek, odpadu, dovezeného kovového odpadu. Chemické složení sekundárních hliníkových odlévacích slitin v ingotech používaných jako vsázkové materiály musí odpovídat požadavkům GOST 1583-93.

Možnost použití té či oné slitiny je dána jejími mechanickými, fyzikálními a technologickými vlastnostmi, jakož i zohledněním ekonomických vlastností slitiny, které jsou v mnoha případech rozhodující.

Mechanické vlastnosti hliníkových odlévacích slitin podle GOST 153-93 musí odpovídat vlastnostem uvedeným v tabulce. 3.17.

Poznámky:

Symboly způsobů lití: 3 - lití do pískových forem; B - investiční lití; K - lití do formy; D - vstřikování; PD - lití s ​​krystalizací pod tlakem (tekuté ražení); O - odlévání do skořepinové formy; M - slitina podléhá úpravám.

Symboly pro typy tepelného zpracování: T1 - umělé stárnutí bez předběžného kalení; T2 - žíhání; T4 - kalení; T5 - kalení a krátkodobé (neúplné) stárnutí; T6 - kalení a úplné umělé stárnutí; T7 - kalení a stabilizační popouštění; T8 - kalení a změkčování popouštění.

Mechanické vlastnosti slitin AK7Ts9 a AK9Ts6 se zjišťují po minimálně jednom dni přirozeného stárnutí.

Mechanické vlastnosti uvedené pro způsob odlévání B platí i pro odlévání do skořepinových forem.

Technologické vlastnosti hliníkových slitin (tab. 3.24) ovlivňují kvalitu odlitků. Mezi tyto vlastnosti slitin patří: tekutost, smrštění (objemové a lineární), sklon k tvorbě pórů a slupek, sklon k tvorbě slévárenských pnutí a trhlin, absorpce plynů a tvorba nekovových vměstků, tvorba filmu a sklon k tvorbě hrubých zrnitá a sloupcová struktura.

3.2.2. Vliv chemických prvků na vlastnosti slitin hliníku

Vliv jednotlivých chemických prvků na vlastnosti litých hliníkových slitin je uveden v tabulce. 3.25.

3.2.3. Vlastnosti hliníkových slitin a oblasti jejich použití

Slitiny litého hliníku mají řadu vlastností: zvýšenou tekutost, která zajišťuje výrobu tenkostěnných a složitých odlitků; relativně nízké lineární smrštění; snížená náchylnost k praskání za tepla. Kromě toho jsou hliníkové slitiny vysoce náchylné k oxidaci, nasycení vodíkem, což vede k takovým typům defektů odlévání, jako je poréznost plynu, struskové vměstky a oxidové vměstky. Při vývoji technologie tavení a výrobě tvarových odlitků některou z metod odlévání je proto nutné zohlednit vlastnosti jednotlivých skupin hliníkových slitin.

V průmyslu jsou nejrozšířenější slitiny A1-Si-Mg, které se vyznačují dobrými technologickými vlastnostmi, určenými podle typu stavového diagramu. Jejich struktura je α-pevný roztok křemíku v hliníku a eutektikum sestávající z α-pevného roztoku a křemíkových zrn. Odlévací vlastnosti jsou zajištěny přítomností velkého množství dvojitého eutektika α + Si (40-75 %) ve slitinách typu rám-matrice, který je založen na α-pevném roztoku, což vede k vysoké tekutosti slitin, stejně jako nízké smrštění odlitku a snížený sklon k tvorbě trhlin za tepla.

S nárůstem množství eutektika ve slitinách klesá sklon k tvorbě smršťovacích mikrosmyček, což zvyšuje těsnost odlitků.

Proces krystalizace těchto slitin probíhá v úzkém teplotním rozmezí a postupuje jako souvislá fronta od obvodové zóny (stěny formy) k vnitřním zónám odlitků, což způsobuje vznik souvislé vrstvy jemnozrnného eutektika mezi primární krystaly. To zabraňuje tvorbě průchozích smršťovacích kanálků mezi zrny tuhého roztoku.

S rostoucím obsahem křemíku ve slitinách klesá koeficient tepelné roztažnosti a získává se hrubší struktura, což vede ke křehnutí slitiny a zhoršení obrobitelnosti. K broušení křemíkových vměstků v eutektiku se používá modifikace Na, Li, Ka, Sr, která zvyšuje plastické vlastnosti (δ = 5-8 %).

K modifikaci siluminů se používají směsi chloridu sodného a draselného a fluoridové soli různého složení, přičemž slitinou je absorbováno asi 0,01 % Na. Při modifikaci Na je eutektikum podchlazeno o 15–30 °C a eutektický bod se posune na 13–15 % Si. Modifikační efekt je tím větší, čím vyšší je obsah křemíku ve slitině, protože modifikátor ovlivňuje pouze tuto fázi. U siluminů obsahujících méně než 5-7 % Si modifikace neovlivňuje mechanické vlastnosti.

Železo ve slitinách A1-Si tvoří sloučeninu β(A1-Fe-Si) ve formě křehkých plátů, které prudce snižují tažnost. Negativní vliv železa je účinně redukován přídavkem 0,2-0,5 % Mn, přičemž vzniká nová fáze a (A1-Fe-Si-Mn) ve formě kompaktních rovnoosých mnohostěnů, které v menší míře ovlivňují plasticitu.

Slitina AL2 (eutektická) - jediná dvojitá slitina první skupiny, patří k jednoduchým siluminům. Eutektické složení slitiny (10-13% Si) poskytuje vysokou tekutost, bez sklonu k poréznosti a praskání. Ze slitiny se získávají hutné, hermetické odlitky s koncentrovanou smršťovací dutinou. Slitina se používá v upraveném stavu převážně bez tepelného zpracování. Lehce zatížené díly se vyrábějí různými způsoby odlévání. Nejnižších vlastností se dosahuje při lití do pískových forem, při lití do kokily nebo pod tlakem výrazně vzrůstá pevnost a plastické vlastnosti.

Hypoeutektické speciální siluminy (AL4, AL9, AL4-1, AL9-1) mají vyšší mechanické vlastnosti, ale v technologických vlastnostech jsou horší než eutektická slitina AL2. Vytvrzení je dosaženo tvorbou sloučeniny Mg2Si. Snížený obsah křemíku umožňuje použití slitin při tlakovém a tlakovém lití bez úprav. Při odlévání do pískových forem a zatavovacích modelů se doporučuje slitiny upravit.

Slitiny AK7 a AK9 se liší od slitin AL4 a AL9 vyšším obsahem nečistot, ale nižší tažností.

Výhodou slitin na bázi systému A1-Si-Mg je zvýšená korozní odolnost ve vlhké a mořské atmosféře - AK12 (AL2), AK9ch (AL4), AK7ch (AL9).

Nevýhodou těchto slitin je zvýšená poréznost plynu a snížená tepelná odolnost. Technologie odlévání těchto slitin je složitější a vyžaduje použití modifikačních a krystalizačních operací pod tlakem v autoklávech. To platí zejména pro slitinu AK9ch (AL4).

Slitiny na bázi systému A1-Si-Cu, které se vyznačují vysokou tepelnou odolností (provozní teploty 250-270 °C), ale jsou horší než slitiny Al-Si-Mg ve vlastnostech odlévání, odolnosti proti korozi a těsnosti; nevyžadují modifikaci a krystalizaci pod tlakem.

Tepelná odolnost slitin je zajištěna obsahem stabilních žáruvzdorných fází, které krystalizují v tenké rozvětvené formě a dobře blokují hranice zrn tuhého roztoku, což brzdí rozvoj difúzních procesů.

Slitiny na bázi systému A1-Cu se vyznačují vysokými mechanickými vlastnostmi. Fázové složení v litém stavu: α-tuhý roztok mědi v hliníku + СuА1 2 . Za přítomnosti křemíkových a železných nečistot ve slitině mohou vznikat fáze А1 7 Сu 2 Fe, AlCuFeSi a ternární eutektikum α + Si + А1Сu 2 s teplotou tání 525 °С. Zvýšení obsahu křemíku ve slitinách do 3 % vede ke zvýšení množství eutektika a zlepšení odlévacích vlastností, ale k výraznému poklesu pevnosti. Přítomnost 0,05 % Mg značně snižuje svařitelnost slitin a jejich tažnost.

Pevnost slitin na bázi systému A1-Mg se zvyšuje s nárůstem koncentrace hořčíku na 13 %, ale tažnost začíná klesat při obsahu nad 11 % Mg; hlavní zpevňující fází je chemická sloučenina β (A1 3 Mg 2).

Pro slévárenské slitiny se používají slitiny s obsahem Mg, % (hm. zlomek):

4,5-7 - slitiny střední pevnosti používané bez tepelného zpracování AKMg5K (AL13), AMg6l (AL23);

9,5-13 - slitiny vysoké pevnosti používané v kaleném stavu AMg10 (AL27), AMg11 (AL22).

Pro zlepšení technologických vlastností se do většiny slitin zavádí až 0,15-0,2 % titanu a zirkonia. Intermetalické sloučeniny TiA13 a ZrA13 vytvořené na jejich bázi jsou žáruvzdornější než slitina a jsou modifikátory prvního druhu. Mechanické vlastnosti se zvyšují o 20-30%.

Slitiny na bázi systému A1-Mg mají zvýšený sklon k tvorbě plynových a plynových smršťovacích pórů a při interakci s dusíkem a vodní párou se tvoří nekovové vměstky a oxidové filmy. Tavení slitin by se mělo provádět pod vrstvou tavidla, a pokud je v jejich složení zahrnuto Be, bez tavidla.

Mezi slitiny na bázi systému A1 a další komponenty (komplexní slitiny) patří slitiny: žáruvzdorná vícesložková a samotvrdnoucí korozivzdorná ATs4Mg (AL24), píst AK12M2MgN (AL25), jakož i zinkový silumin AK7Ts9 (AL11).

Slitina AC4Mg (AL24) patří do systému Al-Zn-Mg, hlavní zpevňující fáze je T(A12Mg3Zn3). Vysoká stabilita tuhých roztoků zinku a hořčíku v hliníku zajišťuje „samotvrdnutí“ slitiny během ochlazování odlitku. Slitinu lze použít bez speciálního kalení, v litém a přirozeně nebo uměle stárnutém stavu. Slitina má vyhovující vlastnosti, které jsou vylepšeny přídavkem titanu (0,1-0,2 %). Doporučuje se pro lití do písku, zatavovací formy, svařované díly a díly se zvýšenou rozměrovou stálostí a odolností proti korozi.

Eutektické speciální siluminy AK12M2MgN (AL25) s dobrými odlévacími vlastnostmi se vyznačují vyšší tepelnou odolností, protože obsahují 0,8-1,3 % Ni, který tvoří složité fáze ve formě tuhého rámu; přídavek titanu zlepšuje technologické vlastnosti. Slitiny mají nízkou tendenci k objemovým změnám během provozu za zvýšených teplot; používané pro výrobu pístů; v tomto případě se používají odlitky bez kalení. Pro uvolnění vnitřních pnutí jsou písty tepelně zpracovány podle režimu T1.

Zinkový silumin AK7Ts9 (AL11), obsahující 7-12% Zn, který je vysoce rozpustný v pevném hliníku, vytváří roztokové kalení, které umožňuje použití slitiny v litém stavu (bez tepelného zpracování). Má dobré technologické vlastnosti, schopnost zachovat pevnost, tvrdost a odolnost proti působení střídavého zatížení po krátkodobém i dlouhodobém zahřátí na teploty 300-500 °C. Slitina se používá na odlévané díly ve výrobě motorů a dalších průmyslových odvětvích, používá se k odlévání do pískových a hliněných forem, chladicích forem a pod tlakem. Má nízkou odolnost proti korozi a relativně vysokou hustotu.

Spektrální chemická analýza hliníkové slitiny. Výpočet vtokového systému pro výrobu vzorků ze zadané slitiny. Změna tekutosti slitiny při různých teplotách přehřívání. Doložení přítomnosti dendritických zón v mikrostruktuře siluminu.

Odeslat svou dobrou práci do znalostní báze je jednoduché. Použijte níže uvedený formulář

Studenti, postgraduální studenti, mladí vědci, kteří využívají znalostní základnu ve svém studiu a práci, vám budou velmi vděční.

Vloženo na http:// www. vše nejlepší. en/

Vliv teploty ohřevu taveniny na mechanické a odlévací vlastnosti hliníkové slitiny (AK12)

MDT 621.74.041

Ščerbinin V.A ., Sstudent,

Nakazatelna« Slévárenské technologie»

Vědecký poradce: S.L. Timčenko,

NaKandidát fyzikálních a matematických věd, docent katedry« fyzika» (FN-4)

Rusko, 105005, Moskva, MSTU im. N.E. Bauman,

slib. scherbinin2014@ yandex. en

Klíčová slova: slitina (slitina), eutektikum(eutektikumehm) , tekutost(Fponížitelnost) , tvrdost (tvrdost), síla (trvalý kvalitní) , rázová houževnatost (dopad tvrdost) , dendritická segregace (dendrický segregace), zonální segregace (zonální segregace), crack (klinický), pískové mušle (písek otvor), plynové náboje (foukat otvor).

Anotace: Autor studuje vliv teploty ohřevu taveniny na mechanické a odlévací vlastnosti slitiny AK12. Vpráce popisujeexperimentk identifikaci chemického složení této slitiny (spektrální chemická analýza),který ukazujezávažnýprocenta křemíku ve slitině (10 -12 %) . Autor podrobně vypočítává hradlovánívzorkovací systémze slitiny AK12 a nastiňuje další provádění experimentů o dopadu a tahu, které jsou také uvedeny v článku, získané polotovary.Dotýká se takové otázky, jako je změna tekutosti slitiny při různých teplotách přehřívání. Autor existenci přesvědčivě dokazuježádné dendritické zóny v mikrostruktuře siluminu, stejně jako jejich úbytek s rostoucí teplotou lití.

Úvod

Navzdory skutečnosti, že technologie odlévání se již dlouho používají k výrobě produktů, myšlenka vytvoření nových metod odlévání zůstává relevantní. Relevantní je také použití širší škály slévárenských slitin za účelem získání vysoce kvalitních produktů.

Moderní technologie, včetně procesu odlévání, znamenají nejen získání požadované konfigurace výrobku, ale také možnost kontroly mechanických a odlévacích vlastností výsledných odlitků. To dává obrovský skok v různých oblastech společnosti (od výroby šperků až po vojenský průmysl). Je logické dojít k závěru, že studium mechanických a slévárenských vlastností výrobku je nezbytné pro technologický pokrok.

Studium vlastností slitin je poměrně častým tématem vědeckého výzkumu. Například v článku vliv elektrického proudu s hustotou j~ (10 5 - 10 7) A/m 2 o procesu krystalizace hliníkové slitiny (AK12) při lití do pískových forem a možnost řízení krystalizačního procesu pomocí vnějšího elektrického vlivu.

Článek experimentálně stanovuje závislost mechanických a odlévacích vlastností hliníkové slitiny na tepelném zpracování (zahřátí taveniny na kritickou teplotu), při kterém začíná rozpad mikroheterogenit v tavenině zděděných po vsázce a optimální izotermické udržení, což umožňuje výrazně zvýšit úroveň homogenity taveniny. Krystalizace taveniny ze stavu blízkého homogenitě přispívá k získání jemnozrnné struktury a zlepšených provozních vlastností.

V předkládané práci bylo úkolem studovat vliv přehřátí taveniny

AK12 pro své odlévací a mechanické vlastnosti.

Slitiny systému Al-Si jsou souhrnně známé jako siluminy. Siluminy se vyznačují dobrými odlévacími vlastnostmi a těsností, střední pevností a dostatečnou odolností proti korozi. Používají se pro výrobu složitých odlitků.

AK12 - eutektická slitina, jejíž matricovou složkou je hliník, obsahuje 12 % křemíku.

Hustota siluminových slitin je v rozmezí od 2,5 do 2,94 g/cm3. Slitiny siluminu mají ve srovnání s hliníkem větší pevnost a odolnost proti opotřebení.

Siluminy jsou odolné vůči korozi ve vlhké atmosféře a mořské vodě, v mírně kyselém a alkalickém prostředí.

experimentální část

Pro studium vlivu teploty přehřátí taveniny na mechanické a odlévací vlastnosti byly vyrobeny vzorky z hliníkové slitiny AK12, získané při následujících teplotách přehřátí taveniny: 800, 850 a 925 °C. Pro sběr statistik byly vyrobeny čtyři vzorky s jednou náplní. Tavenina byla nalita do pískovcových a chladicích forem.

Pro potvrzení chemického složení použité slitiny byly zhotoveny tenké řezy a byla provedena její spektrální chemická analýza. Obrázek (obr. 1) ukazuje charakteristické stopy laseru používaného k výrobě slitin slitin (značka: LAES MATRIX). Následně byla provedena analýza spektra těchto par.

Rýže. 1. Tenké řezy pro chemickou analýzu

Atomy každého chemického prvku mají přesně definované rezonanční frekvence, v důsledku čehož právě na těchto frekvencích vyzařují nebo absorbují světlo. To vede k tomu, že ve spektroskopu jsou na spektrech na určitých místech charakteristických pro každou látku viditelné čáry (tmavé nebo světlé). Intenzita čar závisí na množství hmoty a jejím stavu. Při kvantitativní spektrální analýze je obsah zkoušené látky určen relativní nebo absolutní intenzitou čar nebo pásů ve spektrech.

Výsledky spektrální analýzy vzorků, které byly naplněny při teplotě 925 C°, jsou uvedeny v tabulce 1 a při teplotě 800 C° - v tabulce 2.

Tabulka 1. Procento chemických prvků ve vzorku při teplotě lití 925 °C

Tabulka 2. Procento chemických prvků ve vzorku při teplotě lití 800 C°

Pro vysvětlení výsledků chemického rozboru použité slitiny nám slouží fázový diagram stavu slitin siluminu, znázorněný na Obr. 2.

Rýže. 2. Stavový diagram Al-Si

Slitiny s minimální teplotou tání a minimálním rozsahem krystalizačních teplot s obsahem 12-13 % Si mají optimální licí vlastnosti. Konvenční silumin je ve struktuře hypereutektická slitina (procento křemíku ve slitině přesahuje 12 %). Struktura takové slitiny se skládá z jehlicovitého hrubého eutektika (b + Si) a primárních krystalů křemíku (obr. 3a). Křemík při krystalizaci eutektických precipitátů ve formě hrubých křehkých jehličkovitých krystalů, které hrají roli koncentrátorů vnitřního napětí. Taková slitina má nízké mechanické vlastnosti: y b = 120 MPa; d = 2 %. Pro zlepšení mechanických vlastností jsou siluminy modifikovány sodíkem (0,05 -0,08 %) přidáním směsi solí 67 % NaF a 33 % NaCl do taveniny.

To potvrzuje níže popsaný experiment "Analýza struktury tenkých řezů". Při podrobném studiu struktury řezu AK12 získané během práce lze pozorovat jehlicovité drsné eutektikum (b + Si) a krystaly křemíku Si, které jsou popsány výše. Obrázek 3b ukazuje strukturu sekce AK12 při teplotě lití 800 °C.

Obr.3. Mikrostruktura siluminu: a) hypereutektická slitina; b) struktura sekce AK12 při teplotě lití 800°C (zvý X 500)

Změny ve struktuře vedou ke zvýšení mechanických vlastností: y b =200 MPa; d = 12 %. Současně se také zlepšují odlévací vlastnosti slitin (zvyšuje se tekutost, zvyšuje se hustota odlitků atd.).

Z procenta křemíku v uvolněných parách lze usoudit, že experimentální slitina je hypoeutektická, ale svými vlastnostmi se blíží eutektickému.

V práci byla studována tekutost slitiny a mechanické vlastnosti vzorků při různých teplotách lití. Níže je uveden výpočet systému vtoku a podávání odlitků.

Vzorkypro nárazové zkoušky.

Na Obr. 4 znázorňuje schéma odlitku s přídavkem. Tento odlitek je polotovar pro standardní rázovou zkoušku. Schéma systému vtoku a krmení je znázorněno na Obr. 5. Způsob výroby odlitků - lití do pískových forem.

Rýže. 4. Schéma odlévání

Rýže. 5. Schéma vtokového krmného systému

Výpočet vtokového systému po výběru jeho konstrukce se redukuje na určení optimální doby lití formy a plochy průřezu všech prvků systému. Délka každého vratového kanálu se bere konstruktivně, tj. bez výpočtu, na základě umístění prvků vratového systému v rozměrech formy.

1. Výpočet času pro vyplnění formuláře.

Doba plnění formy závisí na odlitcích a technologických vlastnostech slitiny, teplotě lití, tepelně akumulační schopnosti materiálu formy, rozměrech a konstrukčních vlastnostech odlitku. Zákony kontinuity paprsku neumožňují zohlednit všechny tyto parametry, a proto teoreticky získaná závislost určuje přibližně dobu plnění formy.

Nejčastěji se pro výpočet doby lití používá vzorec G.M. Dubitsky, K.A. Sobolev:

kde f - doba plnění, s; S - empirický koeficient; d je převládající tloušťka stěny odlitku, mm; G - obsah kovu v odlitku, kg

Empirický koeficient podle , je roven S=1,6.

Spotřeba kovu odlitku se stanoví jako součet hmotností odlitku, vtoků a nálitků, pokud jsou plněny vtokovým systémem společným s odlitkem. V tomto případě je vhodné použít následující výraz:

kde G O, G L, G P - hmotnost odlitku, vtoky a zisky, kg;

Protože neexistuje žádný zisk, GP = 0.

2. Určete rychlost plnění.

kde f je čas naplnění odlitku ziskem, c; Q je výška odlitku s nálitkem naplněným ze společného vtokového systému, mm.

3. Určete celkovou plochu průřezu podavačů.

Pro určení celkové plochy průřezu podavačů je vhodné použít vzorec B. Ovanna:

kde m je průtok vtokového systému; g - hustota tekutého hliníku g / cm 3; g - zrychlení volného pádu, 980 cm/s 2 ; H p - návrhový tlak kovu viz

Určíme vypočítaný tlak kovu v baňce, jejíž schéma je na obr. 6;

kde H je počáteční hlava, cm; P je vzdálenost od nejvyššího bodu odlitku k úrovni zásobování, cm; C - výška odlitku dle polohy při nalévání viz

Při zvoleném schématu plnění by se mělo předpokládat, že P=C.

Rýže. 6. Schéma baňky

4. Určení plochy průřezu brány, stoupačky a podavače.

Pomocí výpočtů podle (1)-(3) jsme vypočítali plochu jámy přivaděče F =0,98 cm 2, pak ze vztahu (6) dostaneme: F l.x =1,176 cm 2; F c \u003d 1,64 cm 2.

Výpočet systému vtoku a krmenízamýšlené vzorkypro zkoušku tahem.

Na Obr. 7 znázorňuje schéma odlitku s přídavkem. Tento odlitek je polotovar pro provedení zkoušky tahem. Schéma systému vtoku a krmení je znázorněno na Obr. 8. Způsob výroby odlitků - lití do pískových forem.

Rýže. 7. Rozměry odlitku (s přídavkem)

Rýže. 8. Schéma vtokového systému

Výpočet byl proveden ve stejném pořadí jako předchozí.

Získají se následující výsledky:

F d.x \u003d 1,54 cm 2; Fc \u003d 2,13 cm2; F jamka = 1,27 cm2.

V důsledku toho byly získány hodnoty průřezových ploch všech prvků vtokového systému pro rázové a tahové vzorky.

Popisy procesu litía zpracování obrobků.

Podle výpočtů byly vyrobeny nástroje pro získání odlévacích forem. Model vtokového systému pro rázové zkoušky je vyroben z dřevěných tyčí s přihlédnutím k vypočteným rozměrům.

Formy (písčito-hliněné) pro lití Gagarinových vzorků (tahové zkoušky) byly vylisovány z hotových standardních modelů.

Tavení kovu AK12 bylo prováděno v indukční ohřívací peci (model HFC: SP-15) zahříváním na různé teploty (obr. 9).

Byly zvoleny následující teploty lití taveniny: 925 °C, 850 °C, 800 °C.

Rýže. 9. Tavení kovu AK12 v indukční ohřívací peci

Rýže. 10. Nalévání do forem

hliníková slitina dendritický silumin

Teplota byla řízena pomocí chromel-alumelového termočlánku. Hodnoty termočlánků byly zaznamenávány pomocí digitálního multimetru (PeakTech 2010 DMM). Dále byla tavenina nalita do hotových forem (obr. 10) při uvedených teplotách. Výsledné odlitky byly podrobeny dalšímu opracování na frézce. Tahové vzorky byly zpracovány soustružením (pomocí fréz) na CNC soustruhu 16K20T1, rázové vzorky byly zpracovány stopkovou frézou na stroji 2A430.

Měření tekutosti slitiny AK12 při různých teplotách.

V této práci byla studována tekutost pomocí chladicí formy (Samarin-Nekhendzi test) (obr. 11). Byly studovány výsledky lití při různých teplotách ohřevu tekutého kovu pomocí odporové pece. Velikost zrna blízko povrchu odlitku v případě lití do formy a v pískovcových formách se bude výrazně lišit. V chladicí formě je velikost zrna větší. To je způsobeno různými rychlostmi ochlazování odlitku, při kterém se zrno tvoří. Na Obr. 12 ukazuje části testu tekutosti kovu při různých teplotách lití.

Obrázek 12 ukazuje rozdíl v tekutosti při různých teplotách plnění. Při 925 C° je nejvyšší, protože je zaznamenána charakteristická plochá „čepice“, která ukazuje na pokles povrchového napětí s rostoucí teplotou. Při 850 C° je jasně viditelný konvexnější povrch, což ukazuje na větší povrchové napětí ve srovnání s prvním vzorkem.

Rýže. 11. Formulář pro studium tekutosti (Samarin-Nehendzi test)

Rýže. 12. Konce vzorků pro tekutost při různých teplotách

Tahový experiment.

Zkouška tahem byla provedena na stroji Zwick/Roel Z100. Obrobek byl natažen až do úplného roztržení. Byla provedena analýza hodnot mechanických vlastností této slitiny. Testu bylo podrobeno 5 vzorků: 3 při teplotě 850 °C a 2 při 925 °C.

Získaná data jsou uvedena v tabulce 3.

Tabulka 3 Analýza mechanických vlastností slitiny AK12 při přehřívání 925 С°

kde y 0,2 je podmíněná mez kluzu, která odpovídá napětí, při kterém je zbytková deformace 0,2 % délky zkušebního tělesa; y in - pevnost v tahu; e - prodloužení při přetržení; w - relativní zúžení.

Na Obr. Obrázek 13 ukazuje zobecněný diagram tahu obrobků, jehož výsledky zkoušek jsou uvedeny v tabulce 3. Na vodorovné ose je znázorněna deformace obrobku v milimetrech, na ose y je znázorněna tažná síla v megapascalech.

Rýže. 13. Schéma protažení obrobku IX č. 2 (925)

Závěr.

Při kvalifikovaném lisování je pevnost v tahu slitiny při 850 C° výrazně větší než při 925 C°. Relativní kontrakce a prodloužení při přetržení jsou nepřímo úměrné teplotě lití.

To je vysvětleno skutečností, že teplotní rozdíl mezi litím slitiny a chladicím médiem dává jiný teplotní gradient, který ovlivňuje tvorbu struktury slitiny. Při teplotě přehřátí 925 °C se tepelná energie slitiny nalévané do dutiny formy částečně přenese do formovacího písku, který plní roli „akumulátoru“ při následném tuhnutí ingotu. Baňka tak pomocí přijaté energie prodlužuje dobu krystalizace ingotu, což přispívá k tvorbě zrn o velké velikosti (ve srovnání se zrny získanými krystalizací ingotu s teplotou přehřátí 850 °C ), podporuje tvorbu dendritické a zonální segregace.

Podle literárních údajů pro tuto slitinu jsou k dispozici následující výsledky: y v = 200 MPa, y 0,2 = 140 MPa, d = 5 %. Rozdíl v experimentálních a teoretických údajích je spojen s tvorbou vad odlitku (trhliny, pískové a plynové skořepiny).

Dopadový experiment.

Pro experiment jsme použili nastavení Walter+ Bai ag Modely PH450. Schéma testu je znázorněno na Obr. 14.

Podstatou experimentu je, že kladivo, upevněné v instalaci a mající určitou potenciální energii, zničí obrobek, jehož rozměry jsou brány podle . Současně se měří lomová energie odlitku a následně se stanoví rázová houževnatost slitiny AK12. Experimentální data jsou uvedena v tabulce 4. Bylo testováno pět vzorků: 2 při teplotě lití 800 °C a 3 při 850 °C. Rázová houževnatost byla v souladu se vzorcem 6.

kde KS - rázová houževnatost, J / cm 2; U je energie potřebná ke zničení obrobku, J;

S - plocha průřezu obrobku v zářezu, cm 2 ;

Rýže. 14. Schéma nárazové zkoušky

Tabulka 4 . Hodnoty rázové houževnatosti získané během experimentu při teplotě lití 800 °C a 850 °C

	Rázová pevnost J / cm 2
	1 vzorek	2 vzorek	3 vzorek

Na základě získaných dat lze usoudit, že rázová houževnatost je větší při nižší teplotě lití.

Z hlediska slévárenské technologie podle ní dochází k vnitřnímu pnutí při lití do forem. Se zvyšující se teplotou odlitku se pnutí v odlitku zvětšují a v důsledku toho klesá i rázová houževnatost. Také důvodem poklesu rázové houževnatosti s rostoucí teplotou lití je skutečnost, že se v jádru odlitku tvoří více pórů.

Analýza struktury řezu.

Tvar krystalů rostoucích v tavenině závisí na stupni podchlazení kapaliny, směru odvodu tepla, obsahu nečistot v oceli a dalších parametrech. Na Obr. 15 je schematické znázornění hlavních strukturních zón, se kterými se lze setkat u kontinuálně litého ingotu. Krystaly vzniklé při tuhnutí kovu mohou mít různý tvar v závislosti na rychlosti ochlazování, povaze a množství nečistot. Častěji se v procesu krystalizace tvoří rozvětvené (stromovité) krystaly, nazývané dendrity.

Když ingot ztuhne, krystalizace začíná na povrchu chladnější formy a zpočátku probíhá převážně v tenké vrstvě vysoce podchlazené kapaliny přiléhající k povrchu. Díky vysoké rychlosti ochlazování to vede k vytvoření velmi úzké zóny 1 relativně malých rovnoosých zrn na povrchu ingotu. Dále se vytvoří zóna dendritů (2), jejichž směr šíření se shoduje se směrem odvodu tepla. Zóna 3 krystalizuje jako poslední a má křehkou strukturu obsahující velké množství pórů. Zóna 4 vzniká v důsledku smrštění (snížení objemu).

Rýže. 15. Strukturální zóny

Struktury tenkých řezů slitiny AK12 byly analyzovány při různých teplotách lití (850 C°, 900 C° a 925 C°). Na Obr. 16-18 ukazuje mikrostrukturu této slitiny.

Rýže. 16. Struktura řezu (800 °C): a) zvětšení (x200); b) zvětšení (x500)

Rýže. 17. Struktura řezu (850 С°): a) zvětšení (x200); b) zvětšení (x500)

Obr.18. Struktura řezu (925 °C): a) zvětšení (x200); b) zvětšení (x500)

Protože je rychlost odvodu tepla ve všech těchto případech krystalizace stejná, závisí pravděpodobnost nukleace dendritických zrn na rozdílu mezi teplotou formy a teplotou lití, tedy na velikosti počátečního podchlazení. Na Obr. 19 ukazuje závislost rychlosti růstu krystalů (c.c.) a rychlosti nukleace krystalizačních center na (c.c.) na velikosti přechlazení.

Rýže. 19. Závislost P.C. a s.k. od velikosti podchlazení

Závěr: Z Obr. 16-18 ukazuje pokles počtu dendritických zón se zvýšením teploty lití, což znamená, že se zlepšily odlévací a mechanické vlastnosti. Je také vidět, že eutektikum je více rozptýleno při Тhall = 850 °C.

Závěr

V tomto příspěvku byly prezentovány experimenty se slévárenskou slitinou AK12 a byl studován vliv teploty ohřevu taveniny na mechanické a slévárenské slitiny.

Byla provedena spektrální analýza této slitiny. Výsledky této analýzy vzorků, které byly naplněny při teplotě 925 C°, jsou uvedeny v tabulce 1 a při teplotě 800 C° - v tabulce 2.

Mikrostruktura řezu AK12 vykazovala přítomnost drsného jehlicovitého eutektika (b + Si) a křemíkových krystalů Si (obr. 3).

Podle výpočtů systému vtoku a podávání byly vzorky odlévány při různých teplotách lití. Podle výsledků dalších tahových a rázových experimentů byla odhalena pevnost v tahu, podmíněná mez kluzu (y v, y 0,2) a rázová houževnatost (CC). Relativní kontrakce a prodloužení při přetržení jsou nepřímo úměrné teplotě. Se zvyšující se teplotou odlitku se pnutí v odlitku zvětšují a v důsledku toho klesá i rázová houževnatost.

Z experimentu na tekutosti je také vidět, že se zvýšením teploty lití slitiny klesá povrchové napětí, což ukazuje na zvýšení tekutosti.

Bibliografie

1. Timchenko S.L. Výzkum krystalizace slitin pod vlivem elektrického proudu // Rasplavy. 2011. č. 4. s. 53-61.

2. V. B. Deev, S. V. Morin, I. F. Selyanin a R. M. Khamitov, Přehřívání tavenin litých hliníkových slitin, Polzunovskij Almanakh. 2004.№4. s. 23-24.

3. GOST 1583-93. Slitiny litého hliníku. Specifikace. Úvod 1993-10-04. M.: Nakladatelství norem, 1996. 3s.

4. Melnikov V.P., Davydov S.V. Laboratorní práce. Studium struktury a vlastností neželezných slitin // "Technologie kovů a nauka o kovech" BSTU. 2008. č. 3. 14s.

5. Melnikov V.P., Davydov S.V. Laboratorní práce. Studium struktury a vlastností neželezných slitin // "Technologie kovů a nauka o kovech" BSTU. 2008. č. 3. S. 3-5.

6. GOST 9454-78. Kovy. Zkušební metoda pro rázový ohyb při nízkých, pokojových a zvýšených teplotách. Úvod 1979-01-01. M.: Nakladatelství norem, 1978. S. 3-4.

7. Virt A. E., Lavrentiev A. M. Výpočet vtokových systémů ocelových odlitků // 2012. S. 7-11.

8. GOST 1497-84. Kovy. Metoda zkoušky tahem. Zadejte 86-01-01. M.: Nakladatelství norem, 1984. S. 21-26.

9. Letsik V.I. Odlévání neželezných kovů do kovových forem // 2003.

10. Guljajev A.P. Hutnictví // Hutnictví. 1986. 43s.

11. Korotkikh M. T. Technologie konstrukčních materiálů a materiálová věda: studijní příručka // Hliník a slitiny na něm založené. 2004. 23s.

Hostováno na Allbest.ru

...

Podobné dokumenty

Odůvodnění výběru značky slitiny pro výrobu rámu letadla létajícího podzvukovou rychlostí. Chemické složení duralu, jeho mechanické a fyzikální vlastnosti a technologické způsoby jejich výroby. Analýza konečné struktury slitiny.

test, přidáno 24.01.2012


Studium vlastností tvářené hliníkové slitiny, kde hlavním legujícím prvkem je mangan. Vliv legujících prvků na vlastnosti a strukturu slitiny a hlavních nečistot. Provozní podmínky a rozsah hliníkových slitin.

abstrakt, přidáno 23.12.2014


Vývoj technologického postupu pro výrobu extrudovaného profilu PK-346 ze slitiny AD1. Výpočet optimálních parametrů lisování a zařízení potřebného pro výrobu daného profilu. Popis fyzikálních a mechanických vlastností slitiny AD1.

semestrální práce, přidáno 17.05.2012


Charakteristika slitiny VT22, její chemické vlastnosti, hustota, procesy kování a lisování, použití. Výpočet hmotnosti obrobku. Stanovení výrobního programu pro výrobu tyčí ze slitiny W22, výběr provozního režimu a výpočet časového fondu.

semestrální práce, přidáno 11.11.2010


Metodika konstrukce stavových diagramů. Specifičnost jejich použití pro slitiny, které tvoří mechanické směsi čistých složek. Vlastnosti stanovení krystalizační teploty slitiny. Křivky ochlazování slitiny Pb-Sb, aplikace pravidla cut-off.

prezentace, přidáno 14.10.2013


Chemické složení, účel slitiny třídy HN75MBTYu. Požadavky na kov otevřeného tavení. Vývoj technologie pro tavení jakostních slitin. Výběr zařízení, výpočet technologických parametrů. Tavení materiálové bilance. Požadavky na další přerozdělování.

semestrální práce, přidáno 07.04.2014


Kovo-fyzikální popis hliníkové slitiny a výpočet dílny na výrobu hliníkových profilů pro stavební potřeby. Teplotní rozsah lisování a technické požadavky na profil. Výpočet produktivity tisku a pravidel přejímky produktů.

semestrální práce, přidáno 25.01.2013


Vztah mezi složením a strukturou slitiny, určený typem fázového diagramu a vlastnostmi slitiny. Stavy slitin, jejichž složky mají polymorfní přeměny. Stav s polymorfní transformací dvou složek. Mikrostruktura slitiny.

kontrolní práce, přidáno 8.12.2009


Základní požadavky na výrobek, schéma technologického postupu výroby, charakteristika hlavního zařízení. Mechanické vlastnosti slitiny. požadavky na pronájem. Metoda výpočtu B.V. Kučerjajev. Výpočet výkonu hlavní jednotky.

semestrální práce, přidáno 01.09.2013


Hliník a jeho slitiny. Charakteristika a klasifikace hliníkových slitin. Tvářené, lité a speciální slitiny hliníku. Lité kompozitní materiály na bázi hliníkové slitiny pro strojírenství. Složení průmyslových duralů.

Slitina hliníku a křemíku AK12 (stará značka - AL2), příbuzná siluminům, má dobrou odolnost proti korozi a zvýšenou úroveň odlévání a mechanických vlastností. S ohledem na tak unikátní technologické parametry úspěšně konkuruje železným kovům a postupně nahrazuje jejich tradiční oblasti průmyslu: automobilový a textilní strojírenství.

Chemické složení.

AK12 je litá slitina, která podle aktuálních norem GOST 1583-93 obsahuje až 90 % hliníku legovaného křemíkem. Navíc obsahuje malé přísady manganu, titanu, niklu a dalších prvků.

Poznámka: Al - báze; procento Al je uvedeno jako přibližné.

Takto vysoké procento křemíku - 10-13%, obsažené ve slitině AK12, poskytuje její vynikající tekutost a odlévací vlastnosti, což umožňuje snížit licí teplotu a prodloužit životnost odlitku. Malé příměsi různých kovů vnesené do složení slitiny AK1 výrazně zvyšují její výkon.

Zejména mangan nejen zvyšuje tepelnou pevnost, ale také zabraňuje přilnutí odlitků ke stěnám forem a také váže železné nečistoty a snižuje jeho škodlivý vliv na kvalitu materiálu. Přídavky titanu, vedoucí ke zjemnění zrna, mají také pozitivní vliv na slévatelnost a obrobitelnost slitiny.

Vlastnosti siluminu AK12.

Značka Silumin AK12 má nízkou hustotu, protože obsahuje lehký křemík - hustota je 2,66 g / cm3. Má důležité vlastnosti, které je obtížné získat ze silnějších hliníkových slitin:

• vysoká tekutost;
• nízké lineární smrštění;
• vynikající svařitelnost.

Slitina AK12 poskytuje nízké smrštění při lití, prakticky netvoří trhliny. Zároveň mají odlitky díky svému malému krystalizačnímu intervalu (blízké nule) malou pórovitost. Ale kvůli tendenci slitiny hliníku a křemíku k nasycení plynem mohou produkty obsahovat koncentrované plynové obaly - uzavřené otevřené nebo dutiny s drsným povrchem. Právě kvůli nim vznikají značné potíže při výrobě masivních a tvarově složitých polotovarů z AK12.

Korozní odolnost je druhým po odlévacích kvalitách, ale neméně důležitým parametrem slitiny AK12. Obecně má průměrnou úroveň antikorozní ochrany, takže jej lze v průmyslu použít bez ochranného nátěru nebo s nanesenou vrstvou barvy na jeho povrchu. Rychlost koroze siluminu AK12 v moři a vlhkém vzduchu do značné míry závisí na jeho složení.

Slitina AK12 se výborně svařuje jakýmkoliv typem svařování, jak argonem, tak bodovým, což poskytuje poměrně pevný svar.

modifikace slitiny.

Bohužel tepelné tvrzení slitiny AK12 nevede ke zvýšení jejích pevnostních charakteristik. V tomto ohledu jsou jeho mechanické vlastnosti upravovány speciálními přísadami. K tomu se slitina hliníku a křemíku roztaví do kapalného stavu a zpracuje se s alkalickými kovy (sodík, lithium, draslík) nebo jejich solemi. Je zapotřebí trochu modifikátoru, doslova setiny procenta, aby vázal částice křemíku v roztoku a zpomalil jejich růst. V důsledku toho se výrazně zvyšuje pevnost a tažnost slitiny AK12 a také její odlévací vlastnosti.

V poslední době průmysl aktivně používá slitinu hliníku a křemíku AK12 modifikovanou sloučeninami stroncia, které mají na slitinu téměř stejný účinek jako soli alkalických kovů. Jsou zavedeny ve formě předslitiny na bázi hliníku a na rozdíl od sodíku není stroncium náchylné k plýtvání a nezvyšuje smršťování plynem a poréznost materiálu. Odlitky získané s jeho pomocí si zachovávají své upravené vlastnosti i po přetavení.

Aplikace slévárenské slitiny AK12.

Slitina hliníku a křemíku AK12 je špatně řezaná a válcovatelná, ale vyznačuje se zvýšenou tekutostí. Vzhledem k tomu je extrémně žádaný při výrobě litých dílů, které jsou schopné provozu při teplotách až 200 stupňů. K jejich získání se používají různé způsoby lití: pod tlakem, do písku a do kovových forem. V budoucnu se z odlitků vyrábějí díly pro domácí spotřebiče, důlní a hutnický průmysl, letecký průmysl, strojírenství:

• klikové skříně;
• písty;
• bloky válců;
• mlýnky na maso;
• Tepelné výměníky;
• skříně čerpadel;
• příslušenství potrubí;
• adaptéry atd.

Silumin AK12, který má v označení písmeno "P" a obsahuje minimální podíly olova, zinku, berylia a arsenu, lze použít při výrobě kovového nádobí. Získávají se z něj například pevné a lehké kotlíky, pánve, kachňata, zapékací misky a další potravinářské výrobky.

Kromě toho se slitina AK12 aktivně používá v klenotnictví. Dobře se svařuje, což je důležité při sestavování šperků, a také se leští a brousí díky nízké poréznosti, tvoří lesklý a rovný povrch bez vad. V případě potřeby jsou šperky eloxovány, přičemž vrstva oxidu vytvořeného na jejich povrchu je natřena v různých barvách. Při nízkých teplotách získává průhledný film oxidů zlatý odstín (pod barvou přírodního zlata).

Nabízíme následující jakosti slitiny hliníku a křemíku AK12 v ingotech a odlitcích:

• AK12h;
• AK12pch;
• AK12h;

Dodávka materiálu se provádí do jakéhokoli ruského regionu v souladu s podmínkami a pravidly přepravy.

Zisky slouží k napájení zahuštěných licích míst a jsou uspořádány tak, aby kov v nich zamrzl jako poslední. Smršťovací dutina musí být plná

stu být umístěn v zisku.

Odlévací formy se vyrábějí převážně v baňkách.

Baňka je pevný rám (obdélníkový, čtvercový, kulatý), vyrobený

vyrobeno z litiny, oceli, hliníkových slitin, chrání formu před zničením při její montáži, přepravě a lití tekutým kovem. Forma se obvykle vyrábí ve dvou baňkách, které jsou vystředěny čepy: čepy jsou instalovány v očkách horní baňky a spolu s baňkou jsou vedeny k okům spodní baňky.

2 Lité slitiny

V moderním strojírenství se k výrobě odlitků nejčastěji používá litina, ocel, neželezné slitiny (hliník, měď, hořčík). V

V této práci pro získání odlitků použijeme silumin značky AK12

(AL2) Silumin grade AK12 je hliníková slitina s 10-13% křemíku.

Vlastnosti siluminu značky AK12:

3 Získávání tekutého kovu

Výchozí materiály používané pro tavení kovů a slitin jsou

volal nabíjet materiály(směs). Jako vsázka se používají čisté kovy, speciální slitiny, výrobní odpady, ale i tavidla,

slouží k tvorbě strusky, která chrání tekutý kov před oxidací

K získání siluminu jakosti AK12 se v této práci používají odpadní produkty.

výroba dy s přídavkem čerstvého siluminu. K tavení siluminu se používá kelímková odporová pec.

Zařízení elektrické odporové pece je na obrázku 4

Obrázek 4 - Schéma elektrické odporové pece 1 - tepelná izolace, 2 - oheň

odolná cihla, 3 - plášť, 4 - kryt, 5 - kelímek. 6 - Ohřívač Elektrická odporová pec se skládá z válcového svařence

plášť 3, obložená žáruvzdornou cihlou 2. Mezi pláštěm 3 a patkou

roving je tepelně izolační azbestová clona 1. Jako topidlo

Pro použití nichromové spirály6. Uvnitř pece je litina

gel 5, uzávěr 4

Odlévání kovů do odlévacích forem vyrábí se litím naběračkou. Lití kovu musí být prováděno v nepřetržitém proudu, aby se zabránilo vnikání strusky a vzduchu do dutiny formy.

4 Sekvence výroby formy

1. K výrobě spodní poloviny formy (obrázek 5), pro kterou:

- nainstalujte spodní polovinu modelu 5 a podavač modelu 3 na podmodel-

nová deska 1;

Modely zakryjte spodní baňkou 2 tak, aby vzdálenost od okraje modelu k baňce byla alespoň 20 mm. Uši 4 na baňce by měly být dole (obrázek 5);

Obrázek 5 - Instalace spodní poloviny modelu a podavače do spodní baňky: 1 - podmodelová deska, 2 - spodní baňka, 3 - podavač, 4 - očka, 5 - spodní

model lovina

Tloušťka 20-30 mm a směs pevně stlačit rukama;

- přidat vrstvu písku 50-60 mm a kompaktní;

- baňku zcela naplňte pískem a zhutněte pěchem.

Na stěny baňky, hustota náplně by měla být nejvyšší, protože směs může

může dostat dostatek spánku při otáčení baňky;

- odstraňte přebytečnou směs pravítkem;

- propíchněte ventilační kanály ucpávkou (jehlou). Neměli by být blíž. 10-15 mm od modelu (obrázek 6);

Obrázek 6 - Náčrt řezu spodní polovinou formy: 1 - formovací písek; 2 - ventilační kanály, 3 - spodní polovina modelu,

4-podavač, 5-modelová deska

2. K výrobě horní poloviny formy (obrázek 7), pro kterou:

- otočte spodní baňku 1 o 180 0 ;

- nainstalujte druhou polovinu modelu 2 na hroty;

- nainstalujte horní baňku 3 podél vodicích kolíků;

- posypte dělicí rovinu separační vrstvou písku;

- nainstalujte modely lapače strusky 4, stoupačky 5 a proti proudu 6 (obrázek 7);

Obrázek 7 - Zhotovení horní poloviny formy: 1 - formovaná spodní baňka, 2 - horní polovina modelu. 3 - horní baňka, 4 - model lapače strusky,

5 - stoupací model, 6 - stoupací model, 7 - kolíkový

Model lapače strusky a část modelu stoupačky jsou znázorněny tečkovanými čarami.

niami, protože stojí za modelem součásti

- naplňte modely vrstvou formovacího písku 20-50 mm tlustý a pevně stlačit směs kolem modelů rukama;

- vytvarujte horní baňku jako spodní (obrázek 8).

Obrázek 8 - Model lisovaného dílu

3. Vyjměte prvky modelové sady z formy, pro které:

- odstranit modely stoupaček a stoupaček. Rozbalte horní část stoupačky, abyste vytvořili formu

vtoková mísa;

Otevřete baňky (vyjměte horní baňku ze spodní baňky) a položte naplocho

ma nahoru;

- extrakt z obou baněk modely odlitku, podavače, lapače strusky;

- poškozená místa opravte zednickou lžící a formu vyfoukejte proudem vzduchu.

4. Sestavte formu, pro kterou (obrázek 9):

- nainstalujte do spodní baňky tyč pro otisky znaků;

- formulář uzavřete, tzn. spodní baňku přikryjte horní;

- předložit formovací krabice k plnění.

5. Nalijte kov do formy.

6. Odlitek vyklepejte a očistěte.

Soubory: 1 soubor

Při tavení se jako vsázkové materiály používají čisté kovy, vratné materiály a odpady stejného složení jako připravená slitina.

také odpady jiných slitin. Je určen výběr materiálů náboje,

i celou možnost získat z nich slitinu daného složení a také technické a ekonomické údaje: dostupnost materiálu, jeho cena, možnost zpracování ve zvolené tavicí jednotce.

Vratky a odpady mají nejnižší cenu. Zpravidla jsou však znečištěny nečistotami, takže z nich nelze vytvořit celou vsázku, protože odstranění nečistot v průběhu tavení není zdaleka vždy možné a účelné. Odpady a vratky navíc často obsahují nedetekovatelné nečistoty, které zhoršují vlastnosti kovu. V tomto ohledu je podíl odpadu a vratek na vsázce často stanoven z podmínky přípustného obsahu stanovených nečistot.

Množství vsázkových materiálů je určeno výpočtem vsázky. Výpočet zohledňuje očekávanou ztrátu kovu. Pro výpočet náboje je nutné mít možná úplnější chemickou analýzu všech materiálů náboje. Níže je uveden aritmetický výpočet poplatku.

Technologie tavení: V závislosti na rozsahu a specifikách výroby se slitiny hliníku taví v kelímkových a dozvukových pecích na elektřinu, kapalná nebo plynná paliva. Zvláště široce používané elektrické indukční pece.

Chemické složení primárních kovů, sekundárních slitin a ligatur musí odpovídat požadavkům GOST nebo TU. Jako poplatek se obvykle používá následující:

1. Silumin značka SIL1 (12 % Si, zbytek Al) (GOST2685-89);
2. Ligatura Al-Cu (57,5 % Al).

Vsázka pro tavení hliníkových slitin by neměla být mokrá a znečištěná olejem, emulzí, zeminou. Všechny složky vsázky zaváděné do tekutého kovu musí být zahřáté na 150...200°C, aby se zabránilo emisím kovu. Složení vsázky zahrnuje ingotový primární hliník a sekundární slitiny, návrat a odpad. Snadno oxidační prvky jsou zaváděny ve formě ligatur, aby se usnadnilo jejich rozpouštění a snížil se odpad. Tavení ligatur se nejlépe provádí v indukčních kelímkových pecích.

Pro pohodlí a přehlednost počítáme na 100 kg slitiny.

Výpočet vsázky s použitím předslitiny bez zohlednění obsahu nečistot: udává se připravit 1000 kg slitiny AK12M2 Průměrné chemické složení slitiny je Si = 11-13%; Cu = 1,5-3 %; Fe = 1 % nečistota 1 %; Al - zbytek.

1. pasové slitky značky A0 (GOST 11069-01);
2. Silumin značka SIL00 (13% Si, zbytek Al) (GOST2685-89);
3. ligatura Al-Cu (57,5 Cu);

4) tavení bude provedeno v kelímkové peci. Ztráta složek: 1 % Al; 1 % Si; 1 % Fe; 1,5 % Cu;

a) hliník (84 × 100) / (100-1) = 84,8 kg;

b) křemík (12 x 100) / (100-1) = 12,12 kg;

c) měď (2 x 100) / (100-1,5) = 2,03 kg;

d) železo (1 x 100) / (100-1) = 1,01 kg;

2. Určete požadované množství AO:

82,06 / (99/100) \u003d 82,88 kg;

b) silumin značky SIL1. Výpočet se provádí pro křemík:

(13 × 93,23) / 100 = 12,12 kg

c) Al-Cu ligatura:

(42,5 × 4,77) / 100 = 2,02 kg

3. Určete množství hliníku, které je nutné zadat v čisté formě:

Všechen Al je zaveden ve formě ligatur. Pro úpravu složení slitiny lze použít hliníkový ingot.

5. Určíme hmotnost každé složky vsázky na jednu taveninu slitiny (10 000 kg):

pasové slitky zn. A0 8288kg

Silumín značky SIL00 93 23 kg

Ligatura Al-Cu 477 kg

5. Výpočet množství tepla potřebného k ohřevu, roztavení a přehřátí 1 tuny slitiny na licí teplotu.

Množství užitečného tepla vynaloženého na ohřev, roztavení a přehřátí taveniny na danou teplotu, kJ

Qtot = Qraz + Qpl + Qper

kde Q krát množství tepla potřebného k zahřátí slitiny na teplotu, kJ;

Qpl je množství tepla vynaloženého na roztavení kovu, kJ;

Qper je množství tepla vynaloženého na přehřátí taveniny na danou teplotu, kJ.

a) určete množství tepla potřebného k zahřátí slitiny na teplotu:

kde M je hmotnost kovu,

Ctv - průměrná tepelná kapacita tvrdé slitiny,

Ze zákona Dulong-Petit

213,125 kcal/(kg C)

STV \u003d 213,125 × 4,18 \u003d 890,9 J / (kg × C)

tsol - bod tání, tsol = 560 C;

počáteční teplota slitiny, t0 = 20 C

Qtime \u003d Ctv M (tsol – t0) \u003d 890,9 × 1000 (560 – 20) \u003d 481086 kJ

b) určete množství tepla vynaloženého na tavení kovu:

kde je průměrné latentní teplo tání slitiny, kJ/kg

Qpl \u003d q M \u003d \u003d 550,82 × 1000 \u003d 550820 kJ

c) určete množství tepla vynaloženého na přehřátí taveniny na danou teplotu:

kde je průměrná tepelná kapacita kapalné slitiny,

Z Dulong-Petitova zákona pro kapalné skupenství:

\u003d (0,22 + 0,03 + 0,002) * 1000 \u003d 252 kcal / (kg × C)

CTV \u003d 252 kcal / (kg × C) \u003d 4,18 × 252 \u003d 1053,36 J / (kg C)

teplota přehřátí, C;

Qtrans \u003d Czh M (tli - tlik) \u003d 1053,36 × 1000 (720 - 640) \u003d 84269 kJ.

d) celkové množství tepla potřebného k ohřevu, roztavení a přehřátí 1000 kg slitiny:

Qgen = Qraz + Qpl + Qper = 481086 + 550850 + 84269 = 1116205 kJ

6. Volba tavící jednotky a vývoj technologie přípravy slitiny.

6.1. Volba tavící jednotky a její charakteristiky.

Pro výrobu hliníkových slitin se používají různé pece. Výběr pece se provádí v závislosti na rozsahu výroby, požadavcích na kvalitu taveného kovu a řadě dalších faktorů.

Podle druhu energie použité pro tavení slitin se všechny tavicí pece dělí na palivové a elektrické. Palivové pece se dělí na kelímkové, reflexní a šachtové. Elektrické pece jsou klasifikovány v závislosti na způsobu přeměny elektrické energie na tepelnou energii. Ve slévárnách se používají odporové pece, indukční, elektrické obloukové, elektronové a plazmové pece.

V elektrických odporových pecích se ohřev a tavení vsázky provádí díky tepelné energii pocházející z elektrických topných prvků instalovaných ve střeše nebo ve stěnách tavicí pece. Tyto pece se používají pro tavení slitin hliníku, hořčíku, zinku, cínu a olova.

Podle principu činnosti a konstrukce se indukční pece dělí na kelímkové a kanálové. Kelímkové pece se v závislosti na frekvenci napájecího proudu dělí na pece se zvýšenou a průmyslovou frekvencí (50 za / s).

Bez ohledu na frekvenci napájecího proudu je princip činnosti všech indukčních kelímkových pecí založen na indukci elektromagnetické energie v ohřívaném kovu (Foucaultovy proudy) resp.

přeměnou na teplo. Při tavení v kovu nebo jiných kelímcích z elektricky vodivých materiálů je tepelná energie předávána ohřátému kovu také stěnami kelímku. Indukční kelímkové pece se používají pro tavení hliníku, hořčíku, mědi, slitin niklu, ale i ocelí a litin.

Pro přípravu slitiny AK12M2 volíme indukční kelímkovou pec značky IAT-1.

Kapacita kelímkových pecí se pohybuje od zlomků kilogramu (laboratorní pece) až po několik desítek tun.

Výhody kelímkových indukčních pecí:

1) vysoký výkon dosažený díky vysokým hodnotám hustoty výkonu;

2) intenzivní cirkulace taveniny v kelímku, která zajistí vyrovnání teploty po objemu lázně a získání homogenního chemického složení slitin;

3) možnost rychlého přechodu od tavení slitiny jedné třídy do druhé;

4) široké (až 100 %) použití nekvalitních materiálů ve vsázce - štěpky a odpad;

5) možnost tavení při jakémkoli tlaku (vakuové pece) a v jakékoli atmosféře (oxidační, redukční, neutrální);

6) jednoduchost a pohodlí údržby pece, řízení a regulace procesu tavení; bohaté možnosti mechanizace a automatizace vsázky a lití kovů, dobré hygienické a hygienické podmínky.

Mezi nevýhody kelímkových pecí patří malá trvanlivost vyzdívky kelímku a relativně nízká teplota kovu na povrchu kapalné lázně, která neumožňuje efektivní využití tavidel pro metalurgické zpracování slitin. Výhody kelímkových pecí jsou však natolik významné, že se stále více rozšiřují. Existují pece otevřené (tavení na vzduchu) a vakuové (tavení ve vakuu).

Pro tavení slitin hliníku, hořčíku a mědi se používají otevřené indukční kelímkové pece průmyslové frekvence s kapacitou 0,4-1,0 až 25-60 tun a kapacitou 0,5-6,0 tun tekutého kovu za hodinu. Bez ohledu na jakost tavené slitiny a kapacitu mají indukční kelímkové pece stejné konstrukční jednotky a liší se především výkonem a výkonem elektrického zařízení.

Kelímky pecí na tavení slitin hliníku a mědi jsou vyráběny ražením a slinováním žáruvzdorných hmot a pece na tavení slitin hořčíku jsou vybaveny ocelovým kelímkem svařované nebo lité konstrukce.

Vysokofrekvenční indukční pece se používají pro tavení slitin na bázi niklu a mědi, ale i ocelí a řady dalších slitin. Kapacita pece - od desítek kilogramů do 1-3 tun tekutého kovu. Zdrojem energie jsou tyristorové měniče proudu.

Hlavní charakteristiky indukční kanálové pece IAT-1

Tabulka 5

6.2. Vývoj technologie pro získání slitiny AK12M2

Tavení většiny hliníkových slitin není obtížné. Legující složky, s výjimkou hořčíku, zinku a někdy i mědi, se zavádějí ve formě předslitin. Ligatura A1-Si se zavede do taveniny při 700-740 °C; zinek se nakládá před hořčíkem, který se obvykle zavádí před odvodněním kovu. Materiály vsázky jsou v následujícím pořadí; hliníkové ingoty, objemný odpad, přetavování, předslitiny nebo čisté kovy. Maximální povolené přehřátí u litých slitin je 800-830 °C. Při roztavení na vzduchu hliník oxiduje. Hlavními oxidačními činidly jsou kyslík a vodní pára. Obsah vlhkosti ve vzduchu v zimě je 2-4,5 g/m 3, v létě 18,5-23 g/m 3; spaliny kapalných nebo plynných paliv mohou obsahovat od 35 do 70 g/m 3 vodní páry. V závislosti na teplotě a tlaku kyslíku a vodní páry a také na kinetických podmínkách interakce vzniká při oxidaci oxid hlinitý (A1 2 O 3) a suboxidy (A1 2 O a A1O). Pravděpodobnost tvorby suboxidů se zvyšuje se zvýšením teploty a snížením parciálního tlaku kyslíku nad taveninou. Za normálních podmínek tání je termodynamicky stabilní fází pevný oxid hlinitý - A1 2 O 3, který se v hliníku nerozpouští a netvoří s ním sloučeniny s nízkou teplotou tání. Při zahřátí na 1200 °C - A1 2 O 3 rekrystalizuje na a-Al2O3. Jak dochází k oxidaci na povrchu pevného a tekutého hliníku, vytváří se hustý, odolný oxidový film o tloušťce 0,1–0,3 µm. Po dosažení této tloušťky se oxidace prakticky zastaví, protože rychlost difúze kyslíku filmem se prudce zpomalí. Rychlost oxidace silně roste s rostoucí teplotou taveniny.

Slitiny hliníku s hořčíkem tvoří oxidový film různého složení. Při nízkém obsahu hořčíku (do 0,005 %) má oxidový film strukturu -A1 2 O 3 a je pevným roztokem MgO v -A1 2 0 3; při obsahu 0,01-1 % Mg se oxidový film skládá ze spinelu (MgO-A1 2 O) různého složení a oxidu hořečnatého; s obsahem více než 1,0 % Mg se film téměř úplně skládá z oxidu hořečnatého. Beryllium a lanthan (až 0,01 %) snižují rychlost oxidace těchto slitin na úroveň rychlosti oxidace hliníku. Jejich ochranný účinek je způsoben zhutněním oxidového filmu slitin v důsledku vyplnění pórů v něm vytvořených.

Promíchávání taveniny během procesu tavení je doprovázeno porušením celistvosti oxidového filmu a vmícháním jeho fragmentů do taveniny. K obohacování tavenin oxidovými vměstky dochází také v důsledku výměnných reakcí s výstelkou tavicích zařízení. Nejvýznamnější vliv na stupeň kontaminace tavenin filmy má povrchová oxidace materiálů výchozí primární a sekundární vsázky. Negativní role tohoto faktoru se zvyšuje, když se snižuje kompaktnost a zvyšuje se specifický povrch materiálu.

Popis práce

Hliník má kubickou plošně centrovanou krystalovou mřížku a nepodléhá alotropickým přeměnám. Má nízkou hustotu (2,7 g/cm3), nízký bod tání (660 °C), vysoké prodloužení v tahu (až 60 %), dobrou elektrickou vodivost a vysokou měrnou pevnost. Hliník má velké objemové smrštění krystalizace (6,5 %) a velké lineární smrštění (1,7 %); snadno se oxiduje za vytvoření hustého ochranného oxidového filmu Al2O3. Hliník je široce používán v elektrotechnice, letectví, potravinářství, automobilovém průmyslu a stavebnictví.

1. Obecná charakteristika a použití slitiny……………………….3
2. Fyzikální, slévárenské, mechanické a další vlastnosti slitiny…….6
3. Výpočet teoretické hustoty slitiny………………………………...7
4. Charakteristika vsázky a pomocných materiálů pro získání slitiny. Výpočet poplatku………………………………………..…… 9
5. Výpočet množství tepla potřebného k ohřevu, roztavení a přehřátí 1 tuny slitiny na licí teplotu………………………………...11
6. Výběr tavicí jednotky a vývoj technologie přípravy slitiny………………………………………………………………………………………..13
6.1. Volba tavicí jednotky a její charakteristiky………………………13
6.2. Vývoj technologie pro získání slitiny AK12M………………………16
Seznam použité literatury………………………………………………...19