Файл: Постников Н.С. Прогрессивные методы плавки и литья алюминиевых сплавов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 58
Скачиваний: 0
H.С. ПОСТНИКОВ, В. В. ЧЕРКАСОВ
ПРОГРЕССИВНЫЕ МЕТОДЫ ПЛАВКИ и литья
АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
МОСКВА «МЕТАЛЛУРГИЯ» 1973
УДК 669.715 |
|
|
|
УДК 669. 715 |
плавки и литья |
алюминиевых |
сплавов. |
Прогрессивные методы |
|||
Н. С. П о с т н и к о в , |
В. В. Ч е р к а с о в . |
М., «Металлургия», |
|
1973, 224 с. |
|
|
|
Книга лоовящана последним достижениям в области |
.разработ |
||
ки и применения литейных алюминиевых сплавов. Даны |
характери |
стики высокопрочных алюминиевых шлавов и технико-экономиче ские преимущества их применения перед деформируемыми алюмини евыми сплавами. Приведены прогрессивные методы плавки, обра ботки и разливки алюминиевых сплавов, а также новые способы литья.
Книга предназначена для инженеров-металлургов, занимающих ся производством алюминиевого литья, а также может служить по собием для студентов и преподавателей вузов, специализирующих ся в области металловедения и технологии литья алюминиевых гпітппоті ИіП 00--Ттггттг)Іі Список лит.: 48 назв.
Гее. публичная
б и б л и о т е к е s- * ; |
| |
,-*ѵ ' |
Э К З Е М П Л Я Р |
! |
— |
ЧИТАЛЬНОЙ oj< у ^ , .
Николай Сергеевич Постников, Виктор Васильевич Черкасов
П Р О Г Р Е С С И В Н Ы Е МЕТОДЫ ПЛАВКИ И ЛИТЬЯ А Л Ю М И Н И Е В Ы Х СПЛАВОВ
Редактор издательства Л . М. Элькинд Художественный редактор Д . В. Орлов Технический редактор В. А. Лыкова Корректоры Н. И. Шефтсль, Г. Л . Копперойнен Обложка художника А. Г. Сорензон
Сдано в набор 22/ХІ 1972 г. |
Подписано в печать 28/ѴІ |
1973 г. |
Т-06095 |
||||
Формат бумаги 84Х'108Ѵэг |
|
бумага типографская № 2 |
|
|
|||
Усл. печ. л. 12,'18 |
Уч.-изд. л. 12,36 |
Тираж |
3300 экз. |
|
|||
З а к а з 610 |
Изд . №2511 |
Цена 62 коп. |
|
|
|
||
Издательство «Металлургия» |
М9034, Москва, |
Г-34, 2-й Обыденский |
пер.. .14 |
||||
Подольская |
типография |
«Союзполиграфпрома» |
при Государственном |
комитете |
|||
Совета Министров СССР |
по д е л а м издательств, |
полиграфии |
|
|
|||
и |
книжной |
торговли |
|
|
|
|
|
г. |
Подольск, |
ул. Кирова, |
д . 25 |
|
|
|
|
©Издательство «Металлургия-», 1973.
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
|
|
Введение |
. і |
|
4 |
Г л а в а |
I. Современные достижения |
в области |
разработ |
|
ки и применения литейных алюминиевых спла |
||
|
вов |
. |
5 |
|
1. Общая характеристика |
высокопрочных литей |
|
|
ных |
сплавов |
|
|
|
|
|
|
. |
|
. . . . |
|
5 |
||
|
2. Технико-экономические преимущества |
применения |
|
|||||||||||||
|
|
литейных |
сплавов |
вместо |
деформируемых . . |
29 |
||||||||||
|
3. |
Выбор |
оптимального состава |
сплавов |
. . . |
|
45 |
|||||||||
Г л а в а |
II. |
Плавка и разливка литейных сплавов |
. . . |
|
61 |
|||||||||||
|
1. |
Физико-химические |
основы плавки |
|
. . . . |
|
61 |
|||||||||
|
2. |
Сравнительный |
анализ |
методов |
рафинирования |
65 |
||||||||||
|
3. |
Особенности |
плавки |
в печах |
различного типа |
93 |
||||||||||
|
4. |
Автоматическая разливка и дозировка расплава |
121 |
|||||||||||||
|
5. |
Экспресс—контроль |
газонасыщенности |
распла |
|
|||||||||||
|
|
ва . . . . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
131 |
||||
Г л а в а |
III. |
Методы |
производства |
литых |
деталей |
. . . |
|
141 |
||||||||
|
1. Составы |
и свойства |
формовочных |
и |
стержне |
|
||||||||||
|
|
вых |
|
смесей |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
143 |
|
|
2. |
Усовершенствованные |
способы |
литья |
в песча |
|
||||||||||
|
|
ные |
|
формы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
153 |
|
|
3. |
Механизированные |
способы |
точного литья |
. |
161 |
||||||||||
|
4. |
Методы конструирования и моделирования лит |
|
|||||||||||||
|
|
никовых |
систем |
|
|
|
|
|
|
. |
. . . |
|
178 |
|||
Г л а в а |
IV. Дефекты |
литых |
деталей, |
методы их |
обнаруже |
|
||||||||||
|
|
ния |
и |
устранения |
|
|
|
|
|
|
|
|
187 |
|||
|
1. |
Основные |
виды |
брака и |
способы |
его |
предот |
|
||||||||
|
|
вращения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
187 |
||
|
2. |
Контроль |
качества |
литья |
|
|
|
|
|
|
207 |
|||||
|
3. |
Исправление |
дефектов |
отливок |
|
|
|
|
215 |
|||||||
Список |
литературы |
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
222 |
!• Зек, 610
ВВЕДЕНИЕ
Производство алюминиевых сплавов и различных из делий из них методом литья существует много десятиле тий. Казалось бы, этот период достаточен для установ ления вполне определенных способов производства, од нако H до настоящего времени по многим вопросам тех нологии этой отрасли не имеется единого мнения. Это объясняется большим числом факторов, влияющих на качество литья, и сложностью явлений, происходящих как во время плавки, так и во время литья и кристалли зации. И только путем тщательной систематизации науч ных и практических материалов возможно представить
ясную картину процессов и явлений, |
имеющих место в |
металлургии (плавке и литье) алюминиевых сплавов. |
|
В последние годы разработан |
ряд высокопрочных |
сплавов (АЛ4М, ВАЛ5, АЛ27 и т. д.), а также новые ме тоды литья (литье под низким давлением, литье выжи манием и т. д.). Все это способствовало расширению но менклатуры литых деталей самого ответственного назна чения. Но вместе с тем далеко не всегда используются все возможности стандартных сплавов и давно известных методов литья. Благодаря современным представлениям о легировании, модифицировании, термической обработ ке, а также усовершенствованию известных методов литья, возможна полная реализация свойств сплавов, вплоть до производства из них деталей, эксплуатация которых должна обеспечивать надежность конструкции.
Преимущества литья деталей перед другими способа ми их производства заключаются не только в более низ
кой |
трудоемкости процесса, в однородности |
структуры, |
|||
отсутствии |
анизотропии |
свойств |
и увеличении жестко |
||
сти |
литых |
конструкций, |
но и в |
возможности |
изготовле |
ния деталей, которые нельзя получить другими способами. Специфика литейного производства, особенно на со временном этапе, когда успешно решается вопрос о за мене в ряде случаев деформируемых полуфабрикатов литыми деталями, .требует тесного творческого содруже ства конструкторов, технологов и металловедов. Поэто му необходимо ознакомление конструкторов со свойст вами литейных сплавов, металлургическими основами их производства, технико-экономическими преимуществами литых деталей, а металлургов — с условиями работы и
основными требованиями к литым деталям,
Глава I
СО В Р Е М Е Н Н Ы Е Д О С Т И Ж Е Н И Я
ВОБЛАСТИ РАЗРАБОТКИ И ПРИМЕНЕНИЯ
ЛИ Т Е Й Н Ы Х А Л Ю М И Н И Е В Ы Х СПЛАВОВ
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВЫСОКОПРОЧНЫХ ЛИТЕЙНЫХ СПЛАВОВ
( Для получения высококачественных отливок сплавы должны обладать высокой жидкотекучестыо, обеспечи вающей хорошую заполняемость полости литейной фор мы; небольшой усадкой при затвердевании и охлажде нии, что позволяет уменьшить образование дефектов усадочного характера, снизить внутренние напряжения и повысить точность отливок; пониженной чувствительно стью механических свойств к толщине сечения отливки; минимальной склонностью к возникновению горячих трещин, незначительной склонностью к газопоглощению, способствующему образованию газовых раковин, пори стости и снижению механических свойств и т. д. Все эти свойства сплава зависят от его химического состава и особенностей технологического процесса изготовления от
ливок. |
|
|
^ |
Для |
того чтобы объяснить технологические свойства |
тех |
или |
иных сплавов, необходимо рассмотреть общие |
понятия о строении сплавов, которое более сложно, чем металлов.
Компоненты, составляющие сплав, могут при затвер
девании образовать механическую |
смесь, |
твердый ра |
створ или химическое соединение, |
причем |
в зависимо |
сти от характера образовавшихся |
структурных состав |
ляющих будут изменяться и свойства сплава.
Большое влияние на технологические свойства литей ных алюминиевых сплавов оказывает интервал их кри сталлизации. Затвердевание сплавов с узким интерва лом кристаллизации происходит послойно с образовани ем однородной плотной структуры. Сплавы с широким температурным интервалом кристаллизуются таким об-
5
разом, что во внешней зоне отливки сначала образуются первичные разрозненные кристаллы, окруженные еще не застывшей частью жидкой фазы; количество этих кри сталлов недостаточно для равномерного питания сплош ного фронта кристаллизации. Поэтому между первичны ми кристаллами (зернами) возникают "вначале ультра микроскопические, а затем и макроскопические усадоч ные пустоты.
Литейные алюминиевые сплавы, имеющие большое количество эвтектики и малый интервал кристаллизации при остывании, переходят из жидкого в твердое со стояние последовательно, образуя один за другим тонкие слои тела отливки, и объемная усадка в них проявляется в виде концентрированных усадочных раковин, располо женных обычно в массивных частях отливки, затверде вающих в последнюю очередь. Поэтому при проектиро вании технологии литья отливок из сплавов АЛ2, АЛ4, АЛ9 и т. п. необходимо предусматривать установку мас сивных прибылей на бобышках, платиках и других утол щениях отливки с одновременным захолаживанием их с нижней части, чтобы «вывести» усадочные раковины в прибыльные части отливки.
При затвердевании отливок из алюминиевых сплавов типа твердых растворов с широким интервалом кристал лизации объемная усадка в разобщенных участках жид кого металла, 'кристаллизующихся обособленно один от другого, приводит к образованию рассеянных пор уса дочного характера. Наличие большого количества рас сеянной усадки в отливках из сплавов, имеющих в своей основе пересыщенные твердые растворы, объясняется и тем, что при температуре кристаллизации образовавший ся каркас дендритов не позволяет жидкой фазе по тон ким капиллярам производить питание пустот между пер вичными кристаллами, образующими сетчатое строение тела отливки.
Для ликвидации этого дефекта в отливках из спла вов АЛ8, АЛ19 и. др. нет необходимости устанавливать на утолщенных частях и термических узлах отливки мас сивные прибыли; необходимо искусственно сокращать время кристаллизации отливки, препятствуя тем самым образованию усадочной рыхлоты и пористости. Уско рить кристаллизацию можно применением максимально возможного числа холодильников, облицорочных соста-
8
BOB" с металлической стружкой, дробью или цирконовым песком. При этом нельзя забывать о необходимости обеспечения принципа направленной кристаллизации от ливки и рациональном размещении захоложенных уча.- стков и подпитывающих их прибылей. Точное определе
ние линейной усадки литейных |
алюминиевых |
сплавов |
||
необходимо при |
проектировании |
литейной |
оснастки (мо |
|
делей, .кокилей, |
прессформ) для |
литья |
особо |
точных, |
а также крупногабаритных и сложных отливок.
За последние годы в СССР и за рубежом был разра ботан и внедрен в производство ряд высокопрочных ли тейных алюминиевых сплавов.
В США за последние годы для конструкционных де талей самолетов и космических летательных аппаратов, а также для отливки сложных деталей с точными допус ками іна 'размеры разрабатываются сплаівы на основе систем Al—'Си—A g, Al—Си—Mg—Zn, Al—Zn—Mg.
На основе этих систем в США разработаны сплавы КО-1, СН-70, Х149, Arcast 67.
Химический состав и механические свойства некото рых зарубежных высокопрочных сплавов приведены в табл. 1 и 2.
Первоначально при производстве отливок из высоко прочных сплавов применяли литье в песчаные и постоян ные формы; в настоящее время исследуется возможность литья по выплавляемым моделям.
Уровень прочности высококачественных отливок из сплавов новой серии примерно на 20% (или на 7кг/мм2 ) выше, чем у серийных высокопрочных литейных сплавов.
Гарантируемые механические свойства новых |
сплавов |
следующие: ав=42 кГ/мм2, сг0 ,2=35 кГ/мм2, 8=3 |
- г 5 % , |
в то время как у ранее разработанных сплавов 364, С355, А356 и А357 сгв =28 +35 кГ/мм2, à 0 , 2 = 2 1 + 2 8 кГ/мм2, 6 = 3+'5%.
При повышенных температурах указанные новые спла вы характеризуются более высокими значениями не только прочности при растяжении, но и длительной проч ности и сопротивления ползучести. Хотя после длитель ной выдержки (стабилизациии) при температурах выше 150°С прочность несколько уменьшается, при комнатной температуре она остается все же выше, чем у ранее разработанных сплавов.
По данным фирмы Нортроп, отливки из сплавов
7