Spektrální chemická analýza hliníkové slitiny. Výpočet vtokového systému pro výrobu vzorků ze zadané slitiny. Změny tekutosti slitiny při různých teplotách přehřívání. Odůvodnění přítomnosti dendritických zón v mikrostruktuře siluminu.
Odeslání vaší dobré práce do znalostní báze je snadné. Použijte níže uvedený formulář
Studenti, postgraduální studenti, mladí vědci, kteří využívají znalostní základnu ve svém studiu a práci, vám budou velmi vděční.
Zveřejněno dne http:// www. všechno nejlepší. ru/
Vliv teploty ohřevu taveniny na mechanické a odlévací vlastnosti hliníkové slitiny (AK12)
MDT 621.74.041
Ščerbinin V.A ., Sstudent,
Nakazatelna« Slévárenské technologie»
Vědecký školitel: S.L. Timčenko,
Nakandidát fyzikálních a matematických věd, docent katedry« fyzika» (FN-4)
Rusko, 105005, Moskva, MSTU im. N.E. Bauman,
slib. scherbinin2014@ yandex. ru
klíčová slova: slitina (slitina), eutektikum(eutektikumehm) , tekutost(Fponížitelnost) , tvrdost (tvrdost), síla (trvalý kvalitní) , rázová houževnatost (dopad tvrdost) , dendritická likace (dendritický segregace), zonální likvace (zonální segregace), crack (cinc), pískové mušle (písek otvor), plynové jímky (rána otvor).
Anotace: Autor provádí studii vlivu teploty ohřevu taveniny na mechanické a odlévací vlastnosti slitiny AK12. Vpráce popisujeexperimentovatidentifikovat chemické složení dané slitiny (spektrální chemická analýza),který ukazujezávažnýprocento obsahu křemíku ve slitině (10 -12 %) . Autor podrobně vypočítává hradlovánísystém přípravy vzorkůvyrobeno ze slitiny AK12 a stanoví další experimenty s rázem a tahem, které jsou rovněž uvedeny v článku, na výsledných obrobcích.Nastoleným problémem je změna tekutosti slitiny při různých teplotách přehřívání. Autor přesvědčivě dokazuje přítomnostnepřítomnost dendritických zón v mikrostruktuře siluminu, jakož i jejich pokles s rostoucí teplotou lití.
Zavedení
Navzdory skutečnosti, že slévárenské technologie se již dlouho používají k výrobě produktů, myšlenka vytvoření nových metod odlévání zůstává aktuální. Pro získání vysoce kvalitních produktů je také důležité používat širší škálu licích slitin.
Moderní technologie, včetně slévárenského procesu, znamenají nejen získání požadované konfigurace výrobku, ale také možnost kontroly mechanických a odlévacích vlastností výsledných odlitků. To dává obrovský skok v různých sférách společnosti (od výroby šperků až po vojenský průmysl). Je logické dospět k závěru, že studium mechanických a slévárenských vlastností výrobku je nezbytné pro technologický pokrok.
Studium vlastností slitin je poměrně častým tématem vědeckého výzkumu. Článek například experimentálně studoval vliv hustoty elektrického proudu j~ (10 5 - 10 7) A/m 2 o procesu krystalizace hliníkové slitiny (AK12) při lití do písku a možnost řízení procesu krystalizace pomocí vnějšího elektrického vlivu.
Článek experimentálně stanovil závislost mechanických a odlévacích vlastností hliníkové slitiny na tepelném zpracování (zahřátí taveniny na kritickou teplotu), při kterém dochází k rozkladu mikronehomogenit v tavenině, zděděných po vsázce, a optimální izotermické expozici. , který umožňuje výrazně zvýšit úroveň homogenity taveniny, začíná. Krystalizace taveniny ze stavu blízkého homogenitě přispívá k získání jemnozrnné struktury a zvýšení užitných vlastností.
V této práci byl stanoven úkol studovat vliv přehřívání taveniny
AK12 na jeho odlévání a mechanické vlastnosti.
Slitiny systému Al-Si jsou známy pod obecným názvem siluminy. Siluminy se vyznačují dobrými odlévacími vlastnostmi a těsností, průměrnou pevností a dostatečnou odolností proti korozi. Používají se pro výrobu složitých odlitků.
AK12 je eutektická slitina, jejíž matricovou složkou je hliník, obsahuje 12 % křemíku.
Hustota siluminových slitin se pohybuje 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 statistických údajů byly vyrobeny čtyři vzorky na jedno nalití. Tavenina byla nalita do pískovcových a chladicích forem.
Pro potvrzení chemického složení použité slitiny byly vyrobeny tenké řezy a byla provedena její spektrální chemická analýza. Obrázek (obr. 1) ukazuje charakteristické stopy laseru používaného k výrobě slitinové páry (značka: LAES MATRIX). Následně bylo analyzováno spektrum těchto par.
Rýže. 1. 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 látky a jejím skupenství. Při kvantitativní spektrální analýze je obsah zkoumané látky určen relativní nebo absolutní intenzitou čar nebo pásů ve spektrech.
Výsledky spektrální analýzy vzorků nalitých při teplotě 925 C° jsou uvedeny v tabulce 1 a při teplotě lití 800 C° - v tabulce 2.
Tabulka 1. Procentuální obsah chemických prvků ve vzorku při teplotě lití 925 C°
Tabulka 2. Procentuální obsah chemických prvků ve vzorku při teplotě lití 800 C°
Pro vysvětlení výsledků chemického rozboru použité slitiny použijeme fázový diagram siluminových slitin, znázorněný na Obr. 2.
Rýže. 2. Fázový diagram Al-Si
Slitiny s minimální teplotou tání a minimálním rozsahem krystalizačních teplot, obsahující 12-13 % Si, mají optimální licí vlastnosti. Konvenční silumin je ve struktuře hypereutektická slitina (procento obsahu křemíku ve slitině přesahuje 12 %). Struktura takové slitiny se skládá z jehličkovitých hrubých eutektických (b + Si) a primárních krystalů křemíku (obr. 3a). Při krystalizaci eutektika se křemík uvolňuje ve formě hrubých, křehkých, jehličkovitých krystalů, které hrají roli koncentrátorů vnitřního napětí. Tato 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 jehličkovité hrubé eutektické (b + Si) a krystaly Si, které jsou popsány výše. Obrázek 3b ukazuje strukturu sekce AK12 při teplotě lití 800 °C.
Obr.3. Mikrostruktura siluminu: a) hypereutektická slitina; b) konstrukce sekce AK12 při teplotě lití 800 C° (zvý x 500)
Změny ve struktuře vedou ke zvýšení mechanických vlastností: y b =200 MPa; d = 12 %. Zároveň se zlepšují odlévací vlastnosti slitin (zvyšuje se tekutost, roste hustota odlitků atd.).
Z procenta křemíku v uvolněných parách můžeme usoudit, že experimentální slitina je hypoeutektická, ale jejími vlastnostmi se blíží eutektickému.
V práci byly provedeny studie tekutosti slitiny a mechanických vlastností vzorků při různých teplotách lití. Níže je uveden výpočet systému vtoku a podávání pro výrobu odlitků.
vzorkypro nárazové zkoušky.
Na Obr. Obrázek 4 ukazuje 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 je lití do písku.
Rýže. 4. Schéma odlévání
Rýže. 5. Schéma vtokového krmného systému
Výpočet vtokového systému po výběru jeho konstrukce spočívá v určení optimální doby lití formy a plochy průřezu všech prvků systému. Délka každého vtokového kanálu se bere konstruktivně, to znamená bez výpočtu, na základě umístění prvků vtokového systému v rozměrech formy.
1. Výpočet času na vyplnění formuláře.
Doba plnění formy závisí na odlitcích a technologických vlastnostech slitiny, teplotě lití, akumulační schopnosti materiálu formy, rozměrech a konstrukčních vlastnostech odlitku. Zákony kontinuity paprsku neumožňují zohlednit všechny tyto parametry a proto teoreticky získaná závislost přibližně určuje dobu plnění formy.
Nejčastěji se pro výpočet doby lití používá vzorec G.M. Dubitsky, K.A. Soboleva:
kde f - doba plnění, s; S - empirický koeficient; d - tloušťka převažující stěny odlitku, mm; G - spotřeba kovu odlitku, kg
Empirický koeficient podle , je roven S=1,6.
Spotřeba kovu odlitku se stanoví jako součet hmotností odlitku, vtoků a zisků, pokud jsou naplněny společným vtokovým systémem s odlitkem. V tomto případě je vhodné použít následující výraz:
kde G O, G L, G P jsou hmotnosti odlitku, vtoků a zisku, v tomto pořadí, kg;
Protože neexistuje žádný zisk, GP = 0.
2. Určete rychlost plnění.
kde f je čas naplnění odlitku ziskem, s; Q je výška odlitku se ziskem naplněným ze společného vtokového systému, mm.
3. Určete celkovou plochu průřezu podavačů.
Pro určení celkové plochy průřezu podavačů je vhodné použít vzorec B. Hovanna:
kde m je průtok vtokového systému; g - hustota tekutého hliníku g/cm3; g - zrychlení volného pádu, 980 cm/s 2 ; H p - konstrukční tlak kovu, cm.
Stanovme návrhový tlak kovu v baňce, jejíž schéma je na obr. 6;
kde H je počáteční tlak, cm; P - vzdálenost od nejvyššího bodu odlitku k úrovni vtoku, cm; C - výška odlitku dle polohy při nalévání, cm.
Při zvoleném schématu plnění by se mělo předpokládat, že P=C.
Rýže. 6. Schéma baňky
4. Určení plochy průřezu vtokového žlabu, stoupačky a podavače.
Pomocí výpočtů podle (1)-(3) jsme vypočítali plochu přivaděče F jáma =0,98 cm 2, ze vztahu (6) pak získáme: F l.x =1,176 cm 2; Fc = 1,64 cm2.
Výpočet systému vtoku a krmenízamýšlené vzorkypro zkoušku tahem.
Na Obr. Obrázek 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 je lití do písku.
Rýže. 7. Rozměry odlitku (s přídavkem)
Rýže. 8. Schéma vtokového systému
Výpočet byl proveden ve stejném pořadí jako předchozí.
Byly získány následující výsledky:
F l.x = 1,54 cm2; Fc = 2,13 cm2; F jamka = 1,27 cm2.
V důsledku toho byly získány průřezové plochy všech prvků vtokového systému pro rázové a tahové vzorky.
Popisy procesu litía zpracování obrobků.
Podle výpočtů bylo vyrobeno zařízení na výrobu odlévacích forem. Model vtokového systému pro rázovou zkoušku je vyroben z dřevěných špalíků s ohledem na konstrukční rozměry.
Formy (písek-hlína) pro lití Gagarinových vzorků (tahové zkoušky) byly vylisovány z hotových standardních modelů.
Tavení kovu AK12 bylo provedeno v indukční ohřívací peci (HDTV model: SP-15) zahřátím na různé teploty (obr. 9).
Pro lití taveniny do formy byly zvoleny následující teploty: 925 °C, 850 °C, 800 °C.
Rýže. 9. Tavení kovu AK12 v indukční peci
Rýže. 10. Nalévání do forem
hliníková slitina dendritický silumin
Regulace teploty byla provedena pomocí chromel-alumelového termočlánku. Hodnoty termočlánků byly zaznamenány pomocí digitálního multimetru (PeakTech 2010 DMM). Dále byla tavenina nalita do připravených forem (obr. 10) při uvedených teplotách. Výsledné odlitky byly podrobeny dalšímu mechanickému zpracování na frézce. Tahové vzorky byly zpracovány soustružením (pomocí fréz) na CNC soustruhu 16K20T1 nárazové 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-Nehendzi 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 kokil a pískovcových forem se bude výrazně lišit. V chladicí formě je velikost zrna větší. To se vysvětluje různými rychlostmi ochlazování odlitku, při kterých dochází k tvorbě zrna. Na Obr. Obrázek 12 ukazuje části testu tekutosti kovu při různých teplotách lití.
Z obrázku 12 můžete určit rozdíl v tekutosti při různých teplotách lití. Při 925 °C je nejvyšší, protože je patrná charakteristická plochá „čepice“, která ukazuje na pokles povrchového napětí s rostoucí teplotou. Při 850 C° je jasně viditelný konvexnější povrch, což ukazuje na vyšší povrchové napětí ve srovnání s prvním vzorkem.
Rýže. 11. Formulář pro testování tekutosti (Samarin-Nehendzi test)
Rýže. 12. Konce zkoušek tekutosti při různých teplotách
Tahový experiment.
Zkouška tahem byla provedena na stroji Zwick/Roel Z100. Obrobek byl natahován až do úplného zlomení. Byla provedena analýza mechanických vlastností této slitiny. Bylo testováno 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 vzorku; y in - pevnost v tahu; d - prodloužení při přetržení; w - relativní zúžení.
Na Obr. Obrázek 13 ukazuje zobecněný tahový diagram obrobků, jehož výsledky zkoušek jsou uvedeny v tabulce 3. Osa x ukazuje deformaci obrobku v milimetrech a osa y ukazuje tahovou sílu v megapascalech.
Rýže. 13. Tahový diagram obrobku IX č. 2(925)
Závěr.
Při kvalifikovaném tváření 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 se vysvětluje skutečností, že rozdíl teplot mezi litím slitiny a chladicím médiem dává odlišný teplotní gradient, který ovlivňuje tvorbu struktury slitiny. Při teplotě přehřátí 925 C° se tepelná energie slitiny nalévané do dutiny licí formy částečně přenese do formovací směsi, která při následném tuhnutí ingotu plní roli „baterie“. Baňka tedy pomocí získané energie prodlužuje dobu krystalizace ingotu, což podporuje tvorbu zrn o větší velikosti (ve srovnání se zrny získanými při krystalizaci ingotu s teplotou přehřátí 850 C °), podporuje tvorbu dendritické a zonální segregace.
Podle literárních údajů pro tuto slitinu jsou k dispozici následující výsledky: y in = 200 MPa, y 0,2 = 140 MPa, d = 5 %. Rozdíl v experimentálních a teoretických údajích je způsoben tvorbou vad odlitků (trhliny, pískové a plynové díry).
Dopadový experiment.
K provedení experimentu jsme použili setup Walter+ bai ag Modely PH450. Zkušební diagram je na Obr. 14.
Podstatou experimentu je, že kladivo, upevněné v instalaci a mající určitou potenciální energii, zničí obrobek, podle kterého jsou brány rozměry. Současně je měřena lomová energie odlitku a následně stanovena rázová houževnatost slitiny AK12. Experimentální data jsou uvedena v tabulce 4. Bylo testováno 5 vzorků: 2 při teplotě lití 800 °C a 3 při 850 °C. Rázová houževnatost byla v souladu se vzorcem 6.
kde KS je rázová houževnatost, J/cm2; U je energie potřebná ke zničení obrobku, J;
S je plocha průřezu obrobku v místě řezu, 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 údajů můžeme dojít k závěru: rázová houževnatost je větší při nižších teplotách lití.
Z hlediska slévárenské technologie podle při lití do forem vzniká vnitřní pnutí. Se zvyšující se teplotou odlévání se pnutí v odlitku zvětšuje a v důsledku toho klesá rázová houževnatost. Také důvodem poklesu rázové houževnatosti s rostoucí teplotou lití je skutečnost, že se v jádru odlitku tvoří větší množství pórů.
Analýza struktury tenkých řezů.
Tvar krystalů rostoucích v tavenině závisí na stupni podchlazení kapaliny, směru odvodu tepla, obsahu nečistot v oceli a dalších parametrech. Na Obr. 15 schematicky znázorňuje hlavní konstrukční zóny, které se mohou vyskytovat v plynule litém ingotu. Krystaly vzniklé při tuhnutí kovu mohou mít různé tvary v závislosti na rychlosti ochlazování, povaze a množství nečistot. Častěji se během procesu krystalizace tvoří rozvětvené (stromovité) krystaly, nazývané dendrity.
Když ingot ztuhne, krystalizace začíná na povrchu chladnější formy a zpočátku probíhá primárně 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 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 °C): a) zvětšení (x200); b) zvětšení (x500)
Obr.18. Struktura řezu (925 °C): a) zvětšení (x200); b) zvětšení (x500)
Protože rychlost odvodu tepla je 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. Obrázek 19 ukazuje závislost rychlosti růstu krystalů (s.c.) a rychlosti nukleace krystalizačních center na (c.c.) na množství přechlazení.
Rýže. 19. Závislost h.c. a s.k. od velikosti podchlazení
Závěr: Z Obr. 16-18 je vidět pokles počtu dendritických zón se zvýšením teploty lití, což znamená, že se zlepšují odlévací a mechanické vlastnosti. Je také zřejmé, že eutektikum je více rozptýleno při teplotě T pokoj = 850 C°.
Závěr
Tato práce prezentovala experimenty s odlévací slitinou AK12 a zkoumala vliv teploty ohřevu taveniny na mechanické a slévárenské slitiny.
Byla provedena spektrální analýza této slitiny. Výsledky této analýzy vzorků nalitých při teplotě 925 C° jsou uvedeny v tabulce 1 a při teplotě lití 800 C° - v tabulce 2.
Mikrostruktura řezu AK12 ukázala přítomnost hrubých, jehličkovitých eutektických (b + Si) a křemíkových krystalů (obr. 3).
Podle výpočtů systému vtoku a podávání byly vzorky odlévány při různých teplotách lití. Na základě výsledků dalších tahových a rázových experimentů byla identifikována mez pevnosti, mez pevnosti (γ, γ 0,2) a rázová houževnatost (IC). Relativní kontrakce a prodloužení při přetržení jsou nepřímo úměrné teplotě. Se zvyšující se teplotou odlévání se pnutí v odlitku zvětšují a v důsledku toho klesá rázová houževnatost.
Z experimentu tekutosti je také zřejmé, že se zvyšující se teplotou lití slitiny povrchové napětí klesá, což ukazuje na zvýšení tekutosti.
Reference
1. Timchenko S.L. Studium krystalizace slitin pod vlivem elektrického proudu // Rasplavy. 2011. č. 4. s. 53-61.
2. Deev V.B., Morin S.V., Selyanin I.F., Khamitov R.M.. Přehřívání tavenin litých hliníkových slitin // Polzunovsky almanach. 2004.č.4. s. 23-24.
3. GOST 1583-93. Slitiny hliníku. Technické podmínky. Vstupte. 1993-10-04. M.: Standards Publishing House, 1996. 3 s.
4. Melnikov V.P., Davydov S.V. Laboratorní práce. Studium struktury a vlastností neželezných slitin // „Technologie kovů a věda o kovech“ BSTU. 2008. č. 3. 14 s.
5. Melnikov V.P., Davydov S.V. Laboratorní práce. Studium struktury a vlastností neželezných slitin // „Technologie kovů a věda o kovech“ BSTU. 2008. č. 3. S. 3-5.
6. GOST 9454-78. Kovy. Zkušební metoda rázovým ohybem při nízkých, pokojových a zvýšených teplotách. Vstupte. 1979-01-01. M.: Nakladatelství Normy, 1978. S. 3-4.
7. Virt A. E., Lavrentiev A. M.. Výpočet vtokových systémů pro ocelové odlitky // 2012. S. 7-11.
8. GOST 1497-84. Kovy. Metoda zkoušky tahem. Vloženo 86-01-01. M.: Nakladatelství standardů, 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 nauka o materiálech: učebnice // Hliník a slitiny na něm založené. 2004. 23p.
Publikováno na Allbest.ru
...Podobné dokumenty
Odůvodnění pro volbu třídy slitiny pro výrobu rámu letadla létajícího podzvukovou rychlostí. Chemické složení duralu, jeho mechanické a fyzikální vlastnosti a technologické způsoby jejich zajištění. Analýza finální 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 oblasti použití hliníkových slitin.
abstrakt, přidáno 23.12.2014
Vývoj technologického postupu výroby 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.
práce v kurzu, 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 Vt22, výběr provozního režimu a výpočet časového fondu.
práce v kurzu, 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 segmentového pravidla.
prezentace, přidáno 14.10.2013
Chemické složení, účel slitiny třídy KhN75MBTYu. Požadavky na otevřené tavení kovu. Vývoj technologie pro tavení kvalitní slitiny. Výběr zařízení, výpočet technologických parametrů. Materiálová bilance taveniny. Požadavky na další přerozdělování.
práce v kurzu, přidáno 07.04.2014
Metalofyzikální popis hliníkové slitiny a výpočet dílny na výrobu hliníkových profilů pro stavební potřeby. Rozsah lisovacích teplot a technické požadavky na profil. Výpočet produktivity tisku a pravidel přejímky produktů.
práce v kurzu, 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.
test, přidáno 8.12.2009
Základní požadavky na výrobek, schéma výrobního procesu, charakteristika hlavního zařízení. Mechanické vlastnosti slitiny. Požadavky na pronájem. Metoda výpočtu B.V. Kučerjajevová. Výpočet výkonu hlavní jednotky.
práce v kurzu, 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 průmyslového duralu.
Soubory: 1 soubor
Při tavení se jako vsázkové materiály používají čisté kovy, vratky a odpady stejného složení jako připravená slitina.
také odpad z jiných slitin. Je určen výběr materiálů vsázky
i možnost získat z nich slitinu daného složení a dále technicko-ekonomické údaje: dostupnost materiálu, jeho cena, možnost zpracování ve zvolené tavicí jednotce.
Vratky a odpady mají nejnižší ceny. Zpravidla jsou však znečištěny nečistotami, takže z nich nelze poskládat celou vsázku, protože odstranění nečistot při tavení není vždy možné nebo vhodné. Kromě toho odpady a vratky často obsahují nedetekovatelné nečistoty, které zhoršují vlastnosti kovu. V tomto ohledu je podíl odpadu a vratek na vsázce často stanoven na základě podmínek přípustného obsahu stanovených nečistot.
Množství vsázkových materiálů je určeno výpočtem vsázky. Výpočet zohledňuje očekávané ztráty kovů. Pro výpočet náboje je nutné mít možná úplnější chemickou analýzu všech materiálů náboje. Níže je uveden aritmetický výpočet poplatku.
Technologie tavení: Tavení hliníkových litých slitin se v závislosti na rozsahu a specifikách výroby provádí v kelímkových a dozvukových pecích na elektřinu, kapalné nebo plynné palivo. Zvláště široce používané jsou elektrické indukční pece.
Chemické složení primárních kovů, sekundárních slitin a předslitin musí odpovídat požadavkům GOST nebo TU. Jako poplatek se obvykle používá následující:
- Silumin třídy SIL1 (12 % Si, zbytek Al) (GOST 2685-89);
- Ligatura Al-Cu (57,5 % Al).
Vsázka pro tavení hliníkových slitin by neměla být mokrá nebo znečištěná olejem, emulzí nebo půdou. Všechny složky vsázky zaváděné do tekutého kovu musí být zahřáté na 150...200°C, aby se zabránilo emisím kovu. Vsázka zahrnuje primární hliník a sekundární slitiny, návrat a odpad. Snadno oxidující prvky se zavádějí ve formě slitin, aby se usnadnilo jejich rozpouštění a snížilo se množství odpadu. Tavení slitin se nejlépe provádí v indukčních kelímkových pecích.
Pro pohodlí a přehlednost provádíme výpočty pro 100 kg slitiny.
Výpočet vsázky pomocí předslitiny bez zohlednění obsahu nečistot: je stanoveno připravit 1000 kg slitiny AK12M2 Průměrné chemické složení slitiny je Si = 11-13 %; Cu = 1,5-3 %; Fe = 1 % nečistota 1 %; Al – zbytek.
- pasová prasata třídy A0 (GOST 11069-01);
- Silumin grade SIL00 (13 % Si, zbytek Al) (GOST 2685-89);
- Al-Cu ligatura (57,5 Cu);
4) tavení bude provedeno v kelímkové peci. Komponentní odpad: 1 % Al; 1 % Si; 1 % Fe; 1,5 % Cu;
a) hliník (84 x 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 požadovaný počet akciových společností:
82,06/(99/100) = 82,88 kg;
b) silumin značky SIL1. Výpočet je založen na křemíku:
(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 třeba přidat v čisté formě:
Všechen Al je zaveden ve formě slitin. K úpravě složení slitiny lze použít vepřový hliník.
5. Určete hmotnost každé složky vsázky na jednu taveninu slitiny (10 000 kg):
pasové slitky třídy A0 8288kg
Silumín značky SIL00 93 23 kg
Al-Cu ligatura 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 = Qtime + Qpl + Qper
kde Q je 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 = 213,125 × 4,18 = 890,9 J/(kg × C)
tsol - bod tání, tsol = 560 C;
počáteční teplota slitiny, t0 = 20 C
Qtimes = Cstv M (tsol – t0) = 890,9×1000 (560 – 20) = 481086 kJ
b) určete množství tepla vynaloženého na tavení kovu:
kde je průměrné latentní teplo tání slitiny, kJ/kg
Qpl = q M = = 550,82 × 1000 = 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:
=(0,22+0,03+0,002)*1000=252 kcal/(kg ×C)
Stv = 252 kcal/(kg×C) = 4,18×252 = 1053,36 J/(kg C)
teplota přehřátí, C;
Qper = Czh M (tli – tlik) = 1053,36×1000 (720 – 640) = 84269 kJ.
d) celkové množství tepla potřebného k ohřevu, roztavení a přehřátí 1000 kg slitiny:
Qcelk = Qtime + Qpl + Qper = 481086 + 550850 + 84269 = 1116205 kJ
6. Výběr tavicí jednotky a vývoj technologie přípravy slitin.
6.1. Výběr tavicí jednotky a její charakteristiky.
K výrobě 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 pece. Elektrické pece jsou klasifikovány podle způsobu přeměny elektrické energie na teplo. Slévárny používají odporové, indukční, elektrické obloukové, elektronové a plazmové pece.
V elektrických odporových pecích se ohřev a tavení vsázky provádí díky tepelné energii dodávané z elektrických topných prvků instalovaných ve střeše nebo stěnách tavicí pece. Tyto pece se používají pro tavení slitin hliníku, hořčíku, zinku, cínu a olova.
Indukční pece se podle principu činnosti a konstrukce dělí na kelímkové a kanálové pece v závislosti na frekvenci napájecího proudu se dělí na pece vysoké a průmyslové frekvence (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.
přeměnit ho v teplo. Při tavení v kovu nebo jiných kelímcích z elektricky vodivých materiálů se tepelná energie přenáší na ohřátý kov i 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 vysoké hustotě výkonu;
2) intenzivní cirkulace taveniny v kelímku zajišťující vyrovnání teploty v celém objemu lázně a získání homogenního chemického složení slitin;
3) schopnost rychle přejít z tavení jedné značky slitiny na druhou;
4) rozšířené (až 100 %) používání nekvalitních materiálů ve vsázce - štěpky a odpad;
5) schopnost provádět tavení při jakémkoli tlaku (vakuové pece) a v jakékoli atmosféře (oxidační, redukční, neutrální);
6) jednoduchost a pohodlí údržby pece, řízení a regulace tavícího procesu; bohaté možnosti pro mechanizaci a automatizaci vsázky a odlévání kovů, dobré sanitární a hygienické podmínky.
K nevýhodám 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 pece (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 produktivitou 0,5-6,0 tun tekutého kovu za hodinu. Bez ohledu na jakost tavené slitiny a na nádobu mají indukční kelímkové pece stejné konstrukční součásti a liší se především produktivitou a výkonem elektrického zařízení.
Kelímky pecí na tavení slitin hliníku a mědi jsou vyráběny tepáním a slinováním žáruvzdorných hmot a pece na tavení slitin hořčíku jsou vybaveny ocelovým kelímkem svařovaného nebo litého provedení.
Vysokofrekvenční indukční pece se používají pro tavení slitin na bázi niklu a mědi, ale i ocelí a řady dalších slitin. Kapacita pecí se pohybuje 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 výroby slitiny AK12M2
Tavení většiny hliníkových slitin není obtížné. Legující složky, s výjimkou hořčíku, zinku a někdy i mědi, se zavádějí ve formě slitin. Ligatura A1-Si se zavede do taveniny při 700-740 °C; zinek se nakládá před hořčíkem, který se obvykle zavádí před odvodněním kovu. Náplňové materiály jsou vkládány v následujícím pořadí; surový hliník, objemný odpad, přetavování, slitiny nebo čisté kovy. Maximální přípustné 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/m3, v létě 18,5-23 g/m3; spaliny kapalného nebo plynného paliva mohou obsahovat od 35 do 70 g/m3 vodní páry. V závislosti na teplotě a tlaku kyslíku a vodní páry a také na kinetických podmínkách interakce při oxidaci vzniká oxid hlinitý (A1 2 O 3) a suboxidy (A1 2 O a A1O). Pravděpodobnost tvorby suboxidu se zvyšuje s rostoucí teplotou a klesajícím parciálním tlakem kyslíku nad taveninou. Za normálních podmínek tání je termodynamicky stabilní fází pevný oxid hlinitý - Al 2 O 3, který se v hliníku nerozpouští a netvoří s ním tavitelné sloučeniny. Při zahřátí na 1200 °C A1203 rekrystalizuje na a-Al2O3. Jak povrch pevného a tekutého hliníku oxiduje, vytváří se hustý, odolný oxidový film o tloušťce 0,1-0,3 mikronů. Po dosažení takové tloušťky se oxidace prakticky zastaví, protože rychlost difúze kyslíku filmem se prudce zpomalí. Rychlost oxidace se značně zvyšuje s rostoucí teplotou taveniny.
Slitiny hliníku a hořčíku 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; s obsahem 0,01-1 % Mg tvoří oxidový film spinel (MgO-A1 2 O) různého složení a oxid hořečnatý; s obsahem Mg vyšším než 1,0 % sestává film téměř výhradně 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.
Míchání taveniny během procesu tavení je doprovázeno porušením celistvosti oxidového filmu a vmícháváním jeho fragmentů do taveniny. K obohacení tavenin oxidovými vměstky dochází také v důsledku výměnných reakcí s výstelkou tavicích zařízení. Nejvýznamnější vliv na stupeň kontaminace tavenin filmy má povrchová oxidace původních primárních a sekundárních vsázkových materiálů. Negativní role tohoto faktoru se zvyšuje, když se snižuje kompaktnost a zvyšuje se specifický povrch materiálu.
Popis práce
Hliník má plošně centrovanou kubickou krystalovou mřížku a nepodléhá alotropickým přeměnám. Má nízkou hustotu (2,7 g/cm3), nízký bod tání (660 °C), má vysoké prodloužení v tahu (až 60 %), dobrou elektrickou vodivost a vysokou měrnou pevnost. Hliník má velké objemové krystalizační smrštění (6,5 %) a velké lineární smrštění (1,7 %); snadno oxiduje a vytváří hustý ochranný oxidový film Al2O3. Hliník je široce používán v elektrotechnice, letectví, potravinářství, automobilovém průmyslu a stavebnictví.
1. Obecná charakteristika a oblasti 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 výrobu slitiny. Výpočet poplatku………………………………………………………..…... 9
5. Výpočet množství tepla potřebného k zahřátí, roztavení a přehřátí 1 tuny slitiny na licí teplotu…………………………………...11
6. Výběr tavicí jednotky a vývoj technologie přípravy slitiny………………………………………………………………………………………………………. .13
6.1. Výběr tavicí jednotky a její charakteristiky………………………13
6.2. Vývoj technologie výroby slitiny AK12M………………………16
Seznam referencí………………………………………………………………...19
Zisky slouží k napájení zesílených míst odlitku a jsou umístěny tak, aby kov v nich tuhnul jako poslední. Smršťovací dutina musí být zcela
příležitost být 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 plnění tekutým kovem. Forma se obvykle vyrábí ve dvou baňkách, které jsou vystředěny pomocí kolíků: kolíky jsou instalovány v uších horní baňky a spolu s baňkou jsou nasměrovány na uši spodní baňky.
2 Slévárenské slitiny
V moderním strojírenství se k výrobě odlitků nejčastěji používá litina, ocel, neželezné slitiny (hliník, měď, hořčík). V
V této práci použijeme k výrobě odlitků silumin AK12
(AL2) Silumin značky AK12 je slitina hliníku s 10-13% křemíku.
Vlastnosti siluminu značky AK12:
3 Získávání tekutého kovu
Výchozí materiály používané pro tavení kovů a slitin jsou
se nazývají nabíjet materiály(účtovat). 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 v této práci používáme odpad
výroba dy s přídavkem čerstvého siluminu. K tavení siluminu se používá odporová kelímková pec.
Struktura elektrické odporové pece je znázorněna 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, vyložený žáruvzdornou cihlou 2. Mezi pláštěm 3 a patkou-
Tepelně izolační azbestová clona 1 je umístěna vespod.
Je použita nichromová spirála6. Uvnitř trouby je instalován litinový sporák.
gel 5, uzavřený uzávěrem 4
Lití kovu do licích forem vyráběné nalévací pánví. Kov by měl být odléván nepřetržitým proudem, aby se zabránilo vniknutí strusky a vzduchu do dutiny formy.
4 Sled výroby formy
1. Vytvořte spodní polovinu formy (obrázek 5), pro kterou:
- nainstalujte spodní polovinu modelu 5 a podavač modelu 3 na podmodel -
ny deska 1;
Model 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 - uši, 5 - spodní baňka
úlovek modelu
Tloušťka 20-30 mm a směs pevně přitlačte rukama;
- přidejte vrstvu formovacího písku, dokud 50-60 mm a kompaktní;
- Baňku zcela naplňte formovacím pískem a zhutněte ji pěchovadlem.
U stěny baňky, hustota náplně by měla být největší, protože směs může
může při převrácení baňky vytéct;
- odstraňte přebytečnou směs pravítkem;
- propíchněte ventilační potrubí tlumivkou (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-sub-model deska
2. Vytvořte horní polovinu 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 plochu separační vrstvou písku;
- nainstalujte modely lapače strusky 4, stoupačky 5 a zdvihu 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 - tahový model, 7 - čep
Model lapače strusky a část modelu stoupačky jsou znázorněny tečkovanými čarami.
niyami, protože jsou umístěny za modelem součásti
- zasypte model vrstvou formovacího písku 20-50mm tlustý a směs rukama pevně přitlačte kolem modelů;
- vytvarujte horní baňku podobně jako spodní (obrázek 8).
Obrázek 8 - Model lisovaného dílu
3. Vyjměte prvky modelové sady z formy, pro které:
- odstraňte stoupačku a podpěrné modely. Rozbalte horní část stoupačky, abyste vytvořili formu
rotace vtokové mísy;
Otevřete baňky (vyjměte horní baňku ze spodní) a položte dělicí plochu
ma nahoru;
- vyjměte odlévací model, podavač a lapač strusky z obou baněk;
- Poškozená místa upravte hladicí žehličkou a formu vyfoukejte proudem vzduchu.
4. Sestavte licí formu, pro kterou (obrázek 9):
- nainstalujte tyč na otisky značek ve spodní baňce;
- formulář uzavřete, tzn. spodní baňku přikryjte horní;
- předložit baňky k plnění.
5. Nalijte kov do formy.
6. Odlitek vyklepejte a očistěte.
Slitiny 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 GOST 1583-93 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. Nejprve je uvedeno písmeno „A“, což znamená, že slitina je hliník. Potom písmena označují název hlavních nebo legujících prvků, za nimiž následuje číslo udávající průměrný procentuální obsah těchto složek. Pro součásti obsažené v hliníkových odlévacích slitinách je akceptováno následující označení: K - křemík; Su - antimon; Mts - mangan; M - měď; Mg - hořčík; N - nikl; C - zinek. Například: AK12 je slitina hliníku s průměrným obsahem Si = 12 %; AK10Su- obsahuje 10% křemíku a jako legující prvek má antimon, 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 je v písmenech AL (A - hliník, L - slévárna), následují číslice udávající číslo slitiny. Tato čísla jsou podmíněná a nemají žádnou souvislost s chemickým složením nebo mechanickými vlastnostmi. Příklad označení - AL2, AL4, AL19;
Druhý je podobný slitinám v ingotech.
V konstrukční dokumentaci při označování tvarových odlitků norma umožňuje uvádět jakost slitiny bez dodatečného označení značky 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...), jde-li o vsázku (ingoty) používané k tavení , pak lze značku ingotů uvést podle druhého způsobu (AK..).
3.2.1. Klasifikace a vlastnosti hliníkových slitin
Konstrukční hliníkové odlévací slitiny lze podle zamýšleného účelu 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 razítka označují: h - čistý; pch - zvýšená čistota; och - zvláštní čistota; l - slévárenské slitiny; c - selektivní.
Rafinované slitiny v ingotech jsou označeny písmenem „p“, které je umístěno za označením třídy slitiny. Slitiny určené pro výrobu potravinářských výrobků jsou označeny písmenem „P“, které je umístěno i za označením třídy slitiny.
Slévárenské slitiny hliníku v ingotech (kovová vsázka) a v odlitcích jsou vyráběny pro potřeby národního hospodářství a pro export v souladu s GOST 1583-93.
Druhy a chemické složení hliníkových odlévacích slitin musí odpovídat těm, které jsou uvedeny v tabulce. 3.14.
Siluminy u prasat 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 smí silumin značky AK12zh (SIL-2) 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 druhů slitin pro výrobu výrobků a zařízení určených pro styk s potravinářskými výrobky a prostředím 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 skupinou jsou slitiny na bázi A1-Si-Mg; Pro získání jemnozrnné struktury je nutné aplikovat modifikaci.
Druhou skupinou jsou slitiny založené na systému A1-Si-Cu; dobré odlévací vlastnosti se vysvětlují optimální kombinací obsahu křemíku a mědi; Tento obsah legujících prvků umožňuje využití tepelného zpracování pro zlepšení mechanických vlastností slitin.
Třetí skupinou jsou slitiny založené na systému A1-Cu; Mají schopnost podstoupit tepelné zpracování, po kterém se jejich mechanické vlastnosti zlepšují, než u siluminů.
Čtvrtou skupinou jsou 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.
Z analýzy GOST 1583-93 je zřejmé, že některé slitiny stejné značky, používané pro kovové náplně a tvarové odlitky, mají rozdíly v chemickém složení: ve slitinách na odlitky mírný pokles obsahu hořčíku a zvýšení obsahu škodlivé nečistoty jsou povoleny.
* Množství zohledněných nečistot závisí na typu odlitku.
Poznámky:
- Označení druhů slitin podle GOST 1583-89, OST 48-178 a technické specifikace jsou uvedeny v závorkách.
- Zlomky v čitateli ukazují údaje pro ingoty a jmenovatel pro odlitky.
- Je dovoleno neurčovat hmotnostní podíl nečistot ve slitinách při výrobě odlitků z kovové vsázky známého chemického složení (s výjimkou železných nečistot).
- 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 0,1 %.
- Při použití slitin pro vstřikování je povolena nepřítomnost hořčíku ve slitině AK7Ts9 (AL 11); ve slitině AMg11 (AL22) je obsah hořčíku 8,0-13,0 %, křemíku 0,8-1,6 %, manganu do 0,5 % a absence titanu.
- Slitiny jakostí AK5M7 (A5M7), AMg5K (AL13), AMg10ch (AL27), AMg10ch (AL27-1) se nedoporučují pro použití v nových konstrukcích.
- 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) metodou tekutého ražení by hmotnostní podíl železa neměl být větší než 0,4 %.
- Při tlakovém lití do slitiny AK8 (AL34) je dovoleno snížit limit hmotnostního zlomku berylia na 0,06 %, přípustný hmotnostní zlomek železa zvýšit na 0,1 % s celkovým hmotnostním zlomkem nečistot nejvýše 1,2 % a nepřítomnost titanu.
- Pro úpravu struktury slitin AK9ch (AL4), AK9pch (AL4-1), AK7pch (AL9), AK7pch (AL9-1) je povoleno vnášení stroncia do 0,08 %.
- Nečistoty označené pomlčkou jsou zohledněny v celkovém množství nečistot, přičemž obsah každého prvku nepřesahuje 0,020 %.
- Po dohodě se spotřebitelem je povolena výroba prasat, jejichž složení se z hlediska hmotnostních podílů jednotlivých prvků (hlavních složek a nečistot) liší od uvedeného v tabulce. 3.14.
- Při použití slitin pro vstřikování je povolen obsah nečistot berylia do 0,03 % a křemíku do 1,5 % ve slitině AMg7 (AL29).
- Ve slitině AMg11 (AL22) je nepřítomnost titanu povolena.
Sekundární odlévací slitiny se získávají zpracováním hoblin, odpadu a dovezeného kovového odpadu. Chemické složení sekundárních hliníkových odlévacích slitin v ingotech používaných jako vsázkové materiály musí odpovídat požadavkům GOST 1583-93.
Možnost použití konkrétní slitiny je dána jejími mechanickými, fyzikálními a technologickými vlastnostmi a také zohledněním ekonomických vlastností slitiny, které jsou v mnoha případech rozhodující.
Mechanické vlastnosti slitin hliníku podle GOST 153-93 musí odpovídat vlastnostem uvedeným v tabulce. 3.17.
Poznámky:
Symboly způsobů lití: 3 - lití do písku; B - lití do ztraceného vosku; K - kokilové lití; 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 předtvrzení; 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 metodu odlévání B platí také pro odlévání skořepin.
Technologické vlastnosti hliníkových slitin (tab. 3.24) ovlivňují kvalitu odlitků. Mezi tyto vlastnosti slitin patří: tekutost, smrštění (objemové i lineární), sklon k tvorbě pórů a dutin, sklon k tvorbě licích pnutí a trhlin, absorpce plynů a tvorba nekovových vměstků, tvorba filmu a sklon k tvorbě hrubozrnných a sloupcové struktury.
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; snížený sklon k tvorbě horkých trhlin. Kromě toho mají hliníkové slitiny vysokou tendenci k oxidaci a nasycení vodíkem, což vede k takovým typům defektů odlévání, jako je poréznost plynu, struskové vměstky a oxidové vměstky. Proto je při vývoji technologie tavení a výrobě tvarových odlitků některou z metod odlévání nutné zohlednit vlastnosti jednotlivých skupin hliníkových slitin.
V průmyslu jsou nejrozšířenější slitiny A1-Si-Mg, které se vyznačují dobrými technologickými vlastnostmi, určenými typem fázového 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, jehož základem je α-pevný roztok, který určuje vysokou tekutost slitin, stejně jako nízké smrštění odlitku a snížený sklon k tvorbě trhlin za tepla.
S nárůstem množství eutektika ve slitinách klesá tendence k tvorbě smršťovacích mikrosypek, což zvyšuje těsnost odlitků.
Proces krystalizace těchto slitin probíhá v úzkém teplotním rozmezí a probíhá v souvislé frontě od obvodové zóny (stěny formy) k vnitřním zónám odlitků, což způsobuje vznik souvislé vrstvy jemnozrnného eutektika mezi primární krystaly. Tím se zabrání vytvoření průchozích smršťovacích kanálků mezi zrny tuhého roztoku.
S rostoucím obsahem křemíku ve slitinách klesá koeficient tepelné roztažnosti a získává se hrubší struktura, která 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 a slitinou je absorbováno asi 0,01 % Na. Při modifikaci Na dochází k podchlazení eutektika o 15-30 °C a eutektický bod se posune na 13-15 % Si. Čím vyšší je obsah křemíku ve slitině, tím větší je modifikační efekt, 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 a vzniká nová fáze a (A1-Fe-Si-Mn) ve formě kompaktních rovnoosých mnohostěnů, které mají menší vliv na plasticitu.
Slitina AL2 (eutektická) je jediná dvojitá slitina první skupiny, patří mezi jednoduché siluminy. Eutektické složení slitiny (10-13% Si) zajišťuje vysokou tekutost a nedostatek sklonu k poréznosti a tvorbě trhlin. Slitina se používá k výrobě hustých hermetických odlitků s koncentrovanou smršťovací dutinou. Slitina se používá v upraveném stavu převážně bez tepelného zpracování. Lehce zatížené díly jsou vyráběny různými způsoby odlévání. Nejnižších vlastností se dosahuje při lití do pískových forem při lití do kokily nebo pod tlakem, pevnost a plastické vlastnosti se znatelně zvyšují.
Hypoeutektické speciální siluminy (AL4, AL9, AL4-1, AL9-1) mají vyšší mechanické vlastnosti, ale v technologických vlastnostech jsou horší než eutektická slitina AL2. Zpevnění je dosaženo tvorbou sloučeniny Mg2Si. Snížený obsah křemíku umožňuje použití slitin pro vstřikování a tlakové lití bez úprav. Při odlévání do pískových forem a ztraceného vosku se doporučuje slitiny upravit.
Slitiny AK7 a AK9 se liší od slitin AL4 a AL9 zvýšeným obsahem nečistot, ale nižší tažností.
Výhodou slitin na bázi systému A1-Si-Mg je jejich 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 založené na systému A1-Si-Cu, které se vyznačují vysokou tepelnou odolností (provozní teploty 250-270 °C), ale jsou horší než slitiny A1-Si-Mg ve vlastnostech odlévání, odolnosti proti korozi a těsnosti; nevyžadují modifikaci nebo krystalizaci pod tlakem.
Žáruvzdornost 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 + CuA1 2. Pokud slitina obsahuje nečistoty křemíku a železa, mohou vznikat fáze A1 7 Cu 2 Fe, AlCuFeSi a ternární eutektikum α + Si + AlCu 2 s bodem tání 525 °C. Zvýšení obsahu křemíku ve slitinách na 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 se zvýšením 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 obsahující Mg, % (hm. zlomek):
4,5-7 - středně pevné slitiny používané bez tepelného zpracování AKMg5K (AL13), AMg6l (AL23);
9,5-13 - vysokopevnostní slitiny používané v kaleném stavu AMg10 (AL27), AMg11 (AL22).
Pro zlepšení technologických vlastností se do většiny slitin přidává až 0,15-0,2 % titanu a zirkonia. Intermetalické sloučeniny TiA13 a ZrA13 vytvořené na jejich bázi jsou žáruvzdornější než slitinová báze a jsou modifikátory prvního druhu. Mechanické vlastnosti se zvyšují o 20-30%.
Slitiny na bázi systému Al-Mg mají zvýšený sklon k tvorbě plynové a plynové smršťovací pórovitosti a při interakci s dusíkem a vodní párou vznikají nekovové vměstky a oxidové filmy. Tavení slitin by se mělo provádět pod vrstvou tavidla, a pokud obsahují Be, bez tavidla.
Mezi slitiny na bázi systému A1 a další komponenty (komplexní slitiny) patří následující slitiny: žáruvzdorná vícesložková a samotvrdnoucí korozivzdorná AC4Mg (AL24), pístové slitiny AK12M2MgN (AL25), jakož i zinkový silumin AK7Ts9 (AL11) .
Slitina ATs4Mg (AL24) patří do systému Al-Zn-Mg, hlavní zpevňovací fáze je T(A12Mg3Zn3). Vysoká stabilita pevných roztoků zinku a hořčíku v hliníku zajišťuje „samotvrdnutí“ slitiny při ochlazování odlitku. Slitinu lze použít bez speciálního tvrzení, v litém a přirozeně nebo uměle stárnutém stavu. Slitina má vyhovující vlastnosti, které jsou vylepšeny přídavkem titanu (0,1-0,2 %). Doporučuje se pro použití při lití do písku, zatavovacích forem, svařovaných dílech a také pro 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; titanová přísada zlepšuje technologické vlastnosti. Slitiny mají nízkou tendenci k objemovým změnám během provozu za zvýšených teplot; používané pro výrobu pístů; v tomto případě se odlitky používají 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 zpevnění roztoku, což umožňuje použití slitiny v litém stavu (bez tepelného zpracování). Má dobré technologické vlastnosti, schopnost zachovat pevnost, tvrdost a odolnost proti střídavému 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 sníženou odolnost proti korozi a relativně vysokou hustotu.
S křemíkem a malým množstvím hořčíku a také s dalšími nečistotami. Siluminy se vyznačují malým smrštěním odlitku, těsností, odolností proti korozi a vysokou tvrdostí ve srovnání s jinými slitinami na bázi Al. Ne všechny siluminy však vykazují své kvality stejně a chovají se odlišně v podmínkách zvýšené zátěže, v mořské vodě a při vysokých teplotách.
U nás můžete zakoupit:
- Ingoty AK12pch (vysoká čistota).
Chemické složení a mechanické vlastnosti AK12
Vzhledem k tomu, že AK12 je litá hliníková slitina, chemické složení a další důležité informace o něm jsou stanoveny v GOST 1583-93.
Slévárenské a technologické vlastnosti
Sochory AK12 vynikají mezi ostatními hliníkovými předlitky nízkým smrštěním odlitku 0,8 %, vysokou tekutostí v kapalném stavu a nízkou hustotou. Navíc tento materiál při lití nepraská. Krátkodobá pevnostní mez tohoto siluminu je však nižší, takže rozsah jeho použití je omezen na díly pracující pod mírným zatížením.
Odlitky z AK12 jsou vyráběny s minimálním smrštěním odlitku, mají dobrou hustotu a vysokou těsnost. Pevnost dílů při odlévání silnostěnných výrobků směrem dolů výrazně nekolísá. Odolnost proti korozi v běžné vodě a atmosféře je dobrá. Svařitelnost AK12 je bez omezení argonovým obloukem nebo bodovým svařováním při dostatečné kvalifikaci svářeče. O použití tohoto materiálu budeme hovořit podrobněji níže.
Provozní vlastnosti AK12
Stojí za zmínku, že díly vyrobené z této slitiny nejsou určeny pro provoz v mořské vodě. Důvodem je vysoký obsah mědi v jeho složení. Obsah Cu v AK12 je asi 0,6 % a pro použití v mořské vodě se používají pouze slitiny hliníku s obsahem mědi pod 0,3 %. Proto se AK12 pro tyto účely nedoporučuje.
Pokud jde o provozní teplotu, mnoho siluminů patří do kovacích a žáruvzdorných slitin, ale AK12 zaujímá zvláštní místo mezi ostatními siluminy. Lze jej použít i ke kování, ale díly z něj vyrobené nelze použít při teplotách nad 200 °C. Nad touto teplotou začne slitina ztrácet odolnost proti korozi a pevnost. Tyto změny jsou nevratné.
Výrobky vyrobené ze siluminu AK12
Pro svou dobrou tekutost, těsnost a odolnost proti korozi je tento materiál doporučován pro odlévání částí zařízení, zařízení a zařízení složitého tvaru. Křehkost této slitiny však neumožňuje její použití pro odlévání kritických dílů pracujících pod zatížením.
AK12 se používá pro odlévání dílů do kokil, pískových forem, pod tlakem, podle modelů, do forem ve formě skořepin. Jsou z něj vyrobeny skříně čerpadel, části motoru, zařízení a domácí spotřebiče. V ostatních věcech se ze siluminu tohoto vysoce čistého stupně vyrábějí také potravinářské výrobky, ale pouze se zvláštním povolením: kotle, hrnce atd. Může být také použit při výrobě zbraní.