WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 22 |

Примеры применения 1 2 3 4 5 Поршни и малоребриПониАЛ1 Хорошая стые головки цилиндров женная Тонкостенное литьё АЛ2 Пониженная Хорошая Детали малой и средней АЛ3 Удовлетворительная 275 нагруженности (корпуса и арматура приборов) Крупные и средние сложные по конфигураАЛ4 Пониженная Хорошая 200 ции высоконагруженные детали ответственного назначения Средненагруженные корпусные детали, гоАЛ5 ловки цилиндров поршУдовлетворительная невых двигателей Детали карбюраторов и АЛарматура двигателей Небольшие несложной формы детали, рабоАЛ7 Хорошая Пониженная тающие при средних нагрузках лее стойкость ГОСТ2685-ОбрабатываеКоррозионная Свариваемость Рабочая темпемость резаньем ратура С не боМарка сплава по Продолжение табл. 1.21.

1 2 3 4 5 Высоконагруженные деУдовле- тали, а также детали, АЛ8 Хорошая твори- Отличная 80 воспринимающие потельная вышенные вибрационные нагрузки Средне нагруженные деАЛ9 Хорошая 200 тали сложной конфигурации УдовлетвоРазличные машинорительная УдовлеАЛ10 строительные детали. Не твори- В рекомендуется для тельная поршней.

ПониДетали сравнительно женная простой формы, рабоАЛ19 Хорошая 300 тающие в условиях повышенных статических и ударных нагрузок.

Удовле- Различные детали.

АЛ20 Удовле- твори- Хорошая твори- тельная тельная Пони- Крупногабаритные детаАЛ21 женная ли.

1.5.1. Особенности плавки и литья алюминиевых сплавов При плавке на воздухе алюминиевые сплавы окисляются и насыщаются водородом. По мере окисления на их поверхности образуется оксидная плёнка.

В процессе плавки оксидные плёнки разрушаются, их обрывки замешиваются в расплаве, а, попадая в отливки, ослабляют их сечения, снижают прочность.

Алюминиевые сплавы растворяют до 3 см3 водорода на 100 г расплава.

Щелочные и щелочноземельные металлы увеличивают растворимость водорода в сплавах.

Проведение плавки под флюсом предохраняет алюминиевые расплавы от окисления и насыщения водородом. Для сплавов, содержащих не более 1% магния, в качестве покрывного флюса применяют смесь хлоридов натрия и калия (55%) в количестве 1…2% от массы шихты. Для алюминиевых сплавов, содержащих более 1% магния, в качестве флюса используют карналлит (MgClKCl) и смесь карналлита с 10…15% фторида кальция или магния. В тех случаях, когда применение флюса невозможно, защиту этих сплавов от окисления проводят введением 0,01…0,05% бериллия. В последние годы для этой цели успешно применяют газовые смеси, например воздух с 0,1% шестифтористой серы (SF6).

Из газов печной атмосферы для алюминиевых сплавов наиболее опасны пары воды. Взаимодействие их с алюминием приводит к загрязнению расплавов оксидными плёнками и насыщению водородом:

2Al+3H2O Al2O3+6H.

В целях предотвращения такого взаимодействия принимают ряд мер для удаления влаги: сушат шихтовые материалы, прокаливают футеровку печей и разливочных ковшей, окрашивают плавильный инструмент, сушат и переплавляют флюсы. Однако полностью предотвратить окисление не удаётся. Поэтому перед заливкой в формы сплав необходимо рафинировать.

Рафинирование сплава от взвешенных неметаллических включений водорода осуществляют продувкой инертными газами (аргон, азот) и активными (хлор, смесь азота с 10% хлора) и последующим фильтрованием через зернистые и спечённые фильтры.

Технология продувки состоит в пропускании газов через пористые вставки из спечённого глинозёма для получения газовых пузырьков диаметром 1,5…мм. Продувку азотом проводят при 720…730 0С в течении 15…20 мин (в зависимости от объёма расплава) с расходом газа 0,5…1 м3 на тонну расплава. Рафинирование смесью азота с хлором проводят при 710…720 С в течение 10…12 минут с расходом газа 0,5…0,8 м3 на тонну расплава.

При рафинировании хлоридами последние вводят в расплав в количестве 0,1…0,3% при температуре 720…750 0С. Взаимодействие хлоридов с алюминием сопровождается образованием хлористого алюминия, пары которого действуют также как азот или аргон. Для удаления мелких пузырьков рафинирующих газов расплавы после рафинирования отстаивают в течение 10…15 мин.

Рафинирование флюсом осуществляется при температуре 730…750 С, расход флюса 0,5…1% от массы расплава. Перед использованием флюс переплавляют для удаления кристаллизованной влаги. Обезвоженный флюс насыпают на поверхность расплава или вводят в расплав, который энергично перемешивают.

Вакуумирование алюминиевых сплавов ведут при остаточном давлении 6,6…13,3 МПа в течение 15…20 минут.

Эффективным способом очистки от неметаллических включений и плён является фильтрование расплавов через сетчатые, зернистые или пористые керамические фильтры. Сетчатые фильтры, изготовленные из стеклоткани с размером ячейки от 0,50,5 до 1,51,5 мм или титана, установленные в литниковых чашах, под стояками или в шлакоуловителях, позволяют в 1,5…2 раза снизить количество попавших в отливку включений и плён, размер которых больше размера ячейки сетки.

Значительно больший эффект дают зернистые фильтры, представляющие собой слой (толщиной 100…150 мм.) зёрен фильтрующего материала диаметром 5…10 мм. Такие фильтры изготовляют из магнезита, графита, сплавов хлоридов и фторидов, алунда и других материалов. При оптимальных условиях фильтрования зернистые фильтры работают в 2…4 раза эффективней, чем сетчатые.

Эффективность операций рафинирования перечисленными способами контролируют с помощью технологических проб, химического и газового анализа.

Алюминиевые сплавы модифицируют с целью измельчения зёрен. Для измельчения зерен в расплавы вводят титан, цирконий, бор, ванадий, титан совместно с бором. Измельчение зерен отливок повышает однородность их механических свойств в различных по толщине сечениях и увеличивает относительное удлинение. В качестве модификаторов используют смесь фтористого и хлористого натрия (33% NaCl, 67% NaF) или (25% NaF, 62,5% NaCl, 12,5% KCl). В некоторых случаях модифицирование совмещают с рафинированием, используя для этой цели универсальный флюс (40% NaF, 45% NaCl, 15% Na3AlF6).



Эффект от модифицирования натрием сохраняется в течение 20…30 мин.

Модифицирующие действие стронция, который вводят в расплав лигатурой алюминий – стронций (Sr 10%), при температуре 750…780 0С, сохраняется более 3 ч.

Заэвтектические силумины модифицируют с целью измельчения первичных кристаллов кремния. В качестве модификатора используют фосфор, который вводят в расплавы в количестве 0,05…0,1% лигатурой медь – фосфор или смесью красного фосфора (20%) с фторцирконатом калия (K2ZrF6) (10%)и хлористым калием (70%) при 790…825 0С.

Для измельчения формы выделения кристаллов железистой составляющей (получение компактных, округлых кристаллов вместо иглообразных, резко снижающих пластические свойства) в алюминиевые сплавы вводят 0,3…0,4% марганца или бериллия.

Тщательно очищенный расплав может быть опять загрязнен в процессе заливки форм. Падение струи металла с высоты более 300 мм вызывает вспенивание и образование оксидов, часть которых попадает в отливки. Для алюминиевых сплавов недопустимо образование оксидов, часть которых попадает в отливку. В связи с этим применяют расширяющиеся литниковые системы, обеспечивающие отделение неметаллических включений и минимально допустимую линейную скорость движения струи расплава на выходе из питателей.

Очень часто в шлакоуловителях устанавливают сетки (из стеклоткани, титана, стержневой смеси), усложняют литниковые системы поворотами, используют зернистые фильтры.

Алюминиевые сплавы склонны к образованию усадочной пористости, устранение которой в отливках достигают установкой массивных прибылей, холодильников, а для ответственных отливок кристаллизацией под давлением сжатого воздуха в автоклавах.

Отливки из алюминиевых сплавов изготовляют всеми известными способами литья.

Очищают оливки на гидропескоструйных установках.

В зависимости от состава сплава отливки проходят термическую обработку по определённым режимам.

Контрольные вопросы 1. Какие виды алюминиевых литейных сплавов Вы знаете 2. Какими свойствами обладают алюминиевые литейные сплавы 3. Для изготовления каких отливок применяются алюминиевые литейные сплавы 1.6. Магниевые литейные сплавы Для изготовления фасонных отливок используют три группы магниевых сплавов: сплавы магния с алюминием и цинком, сплавы магния с цинком и цирконием, сплавы магния, легированные РЗМ (табл. 1.22).

Таблица 1.22.

Химический состав, %, некоторых магниевых сплавов (ГОСТ 2856-79).

Группа Марка Другие Al Mn Zn Zr сплавов сплава элементы 1 МЛ3 2,5…3,5 0,15…0,5 0,5…1,5 - - МЛ4 5…7 0,15…0,5 2…3,5 - - МЛ5 7,5…9 0,15…0,5 0,2…0,8 - - МЛ6 9…10,2 0,1…0,5 0,6…1,2 - - 2 МЛ8 - - 5,5…6,6 0,7…1,1 0,2…0,8 Cd МЛ12 - - 4…5 0,6…1,1 - 3 МЛ9 - - - 0,4…1 0,2…0,8 In 1,9…2,6 Nd МЛ19 - - 0,1…0,6 0,4…1 1,4…2,2 Y, 1,6…2,3 Nd Примечание: остальное Mg.

Сплавы 1-й группы предназначены для производства высоконагруженных отливок, работающих в атмосфере с большой влажностью. Для повышения коррозионной стойкости в сплавы вводят 0,1…0,5 % марганца, а для снижения окисляемости 0,001…0,002 % бериллия или 0,5…0,1 % кальция. Сплавы этой группы относятся к числу высокопрочных. Основным упрочнителем в них является алюминий, растворимость которого в магнии при эвтектической температуре составляет 17,4%, а при нормальной - 2,8%. Цинк также упрочняет магний, но менее эффективно, чем алюминий.

Сплавы 2-й группы также относят к числу высокопрочных. Они отличаются от магниевых сплавов других групп повышенными механическими свойствами и хорошей обрабатываемостью резанием. Легирование их лантаном улучшает литейные свойства, несколько повышает жаропрочность и свариваемость, но снижает прочность и пластичность при нормальной температуре. Эти сплавы обладают удовлетворительными литейными свойствами, имеют измельченные цирконием зерна, способны упрочняться при термической обработке. Из них можно получать отливки с однородными свойствами в различных по толщине сечениях Их используют для изготовления отливок, работающих при 200…250 °С и высоких нагрузках.

Сплавы 3-й группы обладают высокой жаропрочностью и хорошей коррозионной стойкостью. Они предназначены для длительной работы при 250…350°С и кратковременной при 400°С. Эти сплавы имеют хорошие литейные свойства, высокую герметичность, малую склонность к образованию микрорыхлот и усадочных трещин, высокие и однородные механические свойства в сечениях различной толщины. Сплавы с редкоземельными элементами применяют для изготовления отливок, работающих под воздействием статических и усталостных нагрузок.

Для изготовления отливок чаще используют сплавы первой группы. Лучшими литейными свойствами обладают сплавы МЛ5 и МЛ6.

1.6.1 Особенности плавки и литья Плавка магниевых сплавов сопряжена с рядом трудностей, связанных, прежде всего с их легкой окисляемостью. На поверхности магниевых расплавов, в отличие от алюминиевых, образуется рыхлая пленка оксида, не предохраняющая металл от дальнейшего окисления. При незначительном перегреве магниевые расплавы легко воспламеняются. В процессе плавки магний и его сплавы взаимодействуют с азотом, образуя нитриды, и интенсивно поглощают водород (до 30 см3 на 100 г расплава). Оксиды и нитриды, находясь во взвешенном состоянии, обусловливают снижение механических свойств сплава и образование микропористости в отливках.





Для предотвращения интенсивного взаимодействия с печными газами плавку магниевых сплавов ведут под флюсами или в среде защитных газов. При плавке большей части магниевых сплавов применяют флюс ВИ2 (40…48% МgCl2, 30…40% КСl, 5% ВаСl2, 3…5% СаF2) и ВИЗ (33…40% МgCl2, 25…36% КСl, 15…20% СаF2, 7…10% МgO), основой которых является карналлит. Покровные флюсы для сплавов с редкоземельными элементами не должны содержать хлористый магний (22…26% КСl, 17…20% NаСl, 35…39% СаСl2, 19…23% ВаСl2, 2…5% СаF2), так как он взаимодействует с РЗМ с образованием хлоридов, увеличивая их потери до 20%.

Применение флюсов вызывает ряд нежелательных явлений. Попадание флюса в тело отливки приводит к образованию очагов интенсивной коррозии из-за их высокой гигроскопичности; существенно ухудшаются условия труда.

Поэтому в настоящее время широко применяют безфлюсовую плавку, используя для защиты магниевых расплавов газовые смеси (воздух с шестифтористой серой или фторидом бора, углекислый газ и др.). В производственных условиях чаще всего используют смесь воздуха с 0,1% шестифтористой серы.

В зависимости от масштаба производства и массы отливок применяют три способа плавки литейных магниевых сплавов: в стационарных тиглях, выемных тиглях и дуплекс-процессом (в индукционной печи-тигле). Плавку в стационарных тиглях ведут при массовом или крупносерийном производстве мелких отливок. Сплавы в этом случае расплавляют под флюсом ВИ2 в толстостенных стальных тиглях. После рафинирования и модифицирования расплавы отстаивают в течение 10…15 мин при температуре 700…720°С, а затем небольшими ковшами разливают по формам. Остаток металла (25…30% объема расплава в тигле), загрязненный неметаллическими включениями и флюсом, после каждой плавки сливают и подвергают переплавке и рафинированию.

При изготовлении крупных отливок плавку ведут в выемных сварных стальных тиглях чайникового типа под флюсом ВИЗ. Этот флюс имеет меньшую плотность, чем флюс ВИ2, поэтому всплывает на поверхность расплава и во время заливки форм удерживается в тигле перегородкой. Для заполнения форм используют 2/3 объема расплава; 1/3 объема, загрязненного флюсом и неметаллическими включениями, направляют на переплав и рафинирование.

При дуплекс-процессе после расплавления в индукционных тигельных печах под флюсом расплав переливают в выемные тигли, в которых осуществляют рафинирование и модифицирование.

Выплавка большей части магниевых сплавов начинается с загрузки и расплавления покровного флюса (около 10% от массы шихты), затем загружается и расплавляется магний или подготовительный сплав, в который добавляются легирующие компоненты (Мn, Zn, Zr и РЗМ). Марганец вводят в виде хлористого марганца при 850°С, цирконий в виде фторцирконата калия или лигатуры магний — цирконий. РЗМ вводят в чистом виде или мишметаллом.

Для очистки от неметаллических включений магниевые расплавы фильтруют через зернистые фильтры из магнезита или графита, обрабатывают флюсом ВИ2 или ВИЗ или продувают газами (аргоном при 720…760 °С). Для связывания водорода в устойчивые гидриды в расплавы перед разливкой вводят до 0,1 % кальция.

Для измельчения зерна и повышения механических свойств магниевые сплавы, содержащие алюминий, подвергают модифицированию углеродсодержащими веществами (мелом, гексахлорэтаном, магнезитом, мрамором и др.) или перегревом. Перед модифицированием для предохранения от загорания в расплавы вводят 0,001…0,002% бериллия.

При модифицировании перегревом расплав нагревают в стальном тигле до 900°С, выдерживают при этой температуре 15…20 мин, а затем быстро охлаждают до температуры заливки. В процессе перегрева магниевые расплавы растворяют некоторое количество железа из стального тигля. При последующем быстром охлаждения железо выделяется в виде дисперсных частиц FeAl3, которые служат центрами кристаллизации для твердого раствора алюминия в магнии (Mg).

Более стабильные результаты достигают модифицированием углеродосодержащими веществами (0,3…0,6% от массы расплава). При 720…780°С модификаторы разлагаются с выделением углекислого газа, из которого магний восстанавливает углерод. В результате последующего взаимодействия с алюминием образуются тонкодисперсные карбиды алюминия (Al4C3), являющиеся центрами кристаллизации для Mg -твердого раствора.

Для измельчения зерен сплавов, не содержащих алюминия, в расплав вводят присадки циркония (0,5…0,7%) или кальция (0,05…0,15%).

При заливке форм предусматривают меры, предотвращающие попадание шлака и флюса в отливки, захват воздуха и окисление расплава. Для этого применяют литниковые чаши с пробками, вмещающие от 30 до 100% сплава, потребного для заполнения формы, устанавливают металлические сетки и зернистые фильтры. Эффективной мерой предотвращения попадания флюса в отливки является применение фильтров из магнезита, хорошо впитывающих хлориды.

Расширяющиеся литниково-питающие системы с тонкими ленточными стояками, щелевыми и многоярусными питателями, массивные прибыли (30…50% от массы отливки) должны обеспечить плавный подвод металла и рациональное питание отливки в процессе затвердевания.

Около 80% отливок из магниевых сплавов изготовляют в металлических формах (в кокилях и под давлением) и около 20 % в песчаных формах. Песчаные формы и стержни изготовляют из мелкозернистых песков.

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 22 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.