Una dintre principalele categorii de metale ușoare care sunt utilizate pe scară largă în diverse industrii sunt aliajele pe bază de aluminiu. Cel mai comun dintre ele este aliajul de turnare AK12. Pentru o utilizare practică cu succes a metalului, specialiștii trebuie să fie capabili să gestioneze corect informațiile despre scopul, compoziția și proprietățile acestuia.

Caracteristicile aliajului

În diverse domenii ale industriei, alături de aliajele de înaltă rezistență pe bază de metale feroase (oțel, fontă), sunt utilizați pe scară largă compușii ușori pe bază de aluminiu și siliciu - silumini. Se disting printr-o rezistență mai mare și rezistență la uzură în comparație cu aluminiul pur, dar sunt oarecum inferioare compușilor aluminiu-cupru.

Unul dintre cele mai comune aliaje aluminiu-siliciu este AK12. Aparține categoriei de turnătorie.

Conform clasificării învechite, acesta a fost marcat cu literele AL - aluminiu turnat.

AK12 poate fi împărțit în trei grupuri în funcție de proprietățile sale:

Fizic

  • capacitate termica specifica - 838 J/(kg*deg);
  • modul elastic - 0,7 MPa;
  • densitate - 2650 kg/m3;
  • coeficient de dilatare termică - 21,1 1/grad;
  • rezistenta electrica specifica - 54,8 Ohm*m.

Mecanic

  • Duritate Brinell - HB 10-1=50 MPa;
  • rezistență temporară la tracțiune la turnare într-o matriță de răcire sau sub presiune - 147-157 MPa;
  • alungirea relativă la turnarea într-o matriță de răcire - 2-3%;
  • alungirea relativă în timpul turnării prin injecție este de 1-2%.

Turnătorie-tehnologică

  • coeficientul de contracție liniară - 0,8%.

Siluminul este sigilat ermetic și foarte rezistent la coroziune. Pentru aliajul AK12 utilizat în apa de mare, proporția de cupru în conformitate cu cerințele standardului nu trebuie să depășească 0,3%. Aliajul prezintă, de asemenea, proprietăți anticorozive excelente în alte medii:

  • usor acid;
  • alcalin;
  • în condiții de umiditate ridicată.

Proprietățile negative ale aliajului AK12 includ următoarele: - fragilitate în timpul prelucrării.

  • porozitate ridicată;
  • structura eutectică cu granulație grosieră a pieselor turnate;
  • prag scăzut pentru activitatea fizică.

Este imposibil să se obțină o creștere a rezistenței prin tratamentul termic (călirea) a pieselor turnate din aliaj.

Compoziția chimică

Conform GOST 1583-93 „Aliajele de turnare de aluminiu” AK12 are următoarea compoziție chimică:

1. Metale comune

  • aluminiu - 84,3-90%.
  • siliciu - 10-13%.

2. Impurități

  • fier - până la 1,5%
  • cupru - până la 0,6%
  • mangan - până la 0,5%
  • zinc - până la 0,3%
  • magneziu și titan - până la 0,1%

Aliajul a obținut proprietăți mecanice ridicate după modificarea cu aditivi chimici:

  • sodiu;
  • potasiu;
  • litiu

În unele cazuri, se pot utiliza și săruri ale elementelor chimice de mai sus. Proporția modificatorilor în compoziția aliajului nu depășește 0,01%. Scopul lor este de a crește indicele de ductilitate în timpul turnării prin legarea atomilor de siliciu.

Pe lângă modificatorii tradiționali, recent s-a folosit pe scară largă tehnologia de adăugare a compușilor pe bază de stronțiu, care este rezistent la deșeuri. De asemenea, adăugarea sa nu duce la o creștere a contracției de gaz și a porozității turnării. AK12 cu adaos de stronțiu își păstrează structura fizică și chimică după retopiri repetate.

Aplicarea practică a aliajului AK12

Datorită indicelui său ridicat de fluiditate, aliajul este utilizat pe scară largă în producția de piese care operează în medii cu temperaturi de până la 200ºC. Turnările de Silumin sunt realizate în trei moduri:

  • sub presiune.
  • folosind o matriță de turnare de metal (chill).
  • folosind o matriță de turnare cu nisip.

Cea mai populară formă de turnare finită de la AK12 de pe piață este porcii cu o greutate de până la 15 kg.

În conformitate cu cerințele standardului de turnare, următoarele informații sunt aplicate prin imprimare:

  • denumirea aliajului;
  • numărul de căldură;
  • greutate.

La ambalare în obligatoriu Este atașat un certificat care indică compoziția chimică exactă a aliajului.

Domeniile de aplicare și gama de produse fabricate din AK12 sunt neobișnuit de largi:

  • industria auto, industria aeronautica - blocuri cilindri, pistoane si carter.
  • locuințe și servicii comunale - robinete de închidere pentru lucrări de instalații sanitare, schimbătoare de căldură pentru dispozitive de încălzire.
  • Unele tipuri de aparate de bucătărie sunt fabricate din silumin.

Cu siliciu și o cantitate mică de magneziu, precum și alte impurități. Siluminii se caracterizează prin contracție redusă la turnare, etanșeitate, rezistență la coroziune și duritate ridicată în comparație cu alte aliaje pe bază de Al. Cu toate acestea, nu toate siluminii își manifestă calitățile în același mod și se comportă diferit în condiții de încărcare crescută, în apă de mare și la temperaturi ridicate.

De la noi puteți achiziționa:

  • Lingouri AK12pch (puritate ridicată).

Compoziția chimică și proprietățile mecanice ale AK12

Deoarece AK12 este un aliaj de aluminiu turnat, compoziția chimică și altele informatii importante este descris în GOST 1583-93.

Turnătorie și proprietăți tehnologice

Taglele AK12 se remarcă printre alte tagle din aluminiu prin contracția redusă la turnare de 0,8%, fluiditatea ridicată în stare lichidă și densitatea scăzută. În plus, acest material nu se crăpă în timpul turnării. Cu toate acestea, limita de rezistență pe termen scurt a acestui silumin este mai mică, astfel încât domeniul de aplicare a acestuia este limitat la piesele care funcționează sub sarcină ușoară.

Piesele turnate din AK12 sunt produse cu o contracție minimă a turnării, au densitate bună și etanșeitate ridicată. Rezistența pieselor nu fluctuează semnificativ în jos la turnarea produselor cu pereți groși. Rezistența la coroziune în apă și atmosferă obișnuită este bună. Sudarea AK12 este fără restricții prin sudarea cu arc cu argon sau prin puncte, cu suficiente calificări ale sudorului. Vom vorbi mai detaliat despre utilizarea acestui material mai jos.

Caracteristicile operaționale ale AK12

Este de remarcat faptul că piesele realizate din acest aliaj nu sunt destinate să funcționeze în apa de mare. Motivul pentru aceasta este conținutul ridicat de cupru din compoziția sa. Conținutul de Cu al AK12 este de aproximativ 0,6%, iar pentru utilizare în apa de mare sunt utilizate numai aliaje de aluminiu cu un conținut de cupru sub 0,3%. Prin urmare, AK12 nu este recomandat în aceste scopuri.

În ceea ce privește temperatura de funcționare, multe silumini aparțin aliajelor de forjare și rezistente la căldură, dar AK12 ocupă o nișă specială printre alte silumini. Poate fi folosit și pentru forjare, dar piesele realizate din acesta nu pot fi folosite la temperaturi de peste 200 °C. Dincolo de această temperatură, aliajul va începe să-și piardă rezistența și rezistența la coroziune. Aceste modificări sunt ireversibile.

Produse din silumin AK12

Datorită fluidității sale bune, etanșeității și rezistenței la coroziune, acest material este recomandat pentru turnarea pieselor echipamentelor, echipamentelor și dispozitivelor de formă complexă. Cu toate acestea, fragilitatea acestui aliaj nu îi permite să fie utilizat pentru turnarea pieselor critice care funcționează sub sarcină.

AK12 se foloseste la turnarea pieselor in matrite chill, matrite de nisip, sub presiune, dupa modele, in matrite sub forma de cochilii. Din el sunt fabricate carcasele pompelor, piesele de motor, echipamentele și aparatele de uz casnic. În alte chestiuni, pentru producere se folosește silumin de acest grad de puritate ridicată produse alimentare, dar numai cu permisiunea specială: cazane, oale etc. Poate fi folosit și în fabricarea de arme.

Solicitați un preț

Pune o întrebare

Lista de produse oferite de Orion-Spetssplav-Gatchina LLC include aliajele de turnare de aluminiu AK12, AK12Ch, AK12PCh, AK12och. Compania vinde metal producție proprieși garantează în mod constant o înaltă calitate printr-un control atent al caracteristicilor. Orion-Spetssplav-Gatchina LLC este un furnizor obișnuit pentru marile întreprinderi rusești și străine.


Descrierea, caracteristicile și aplicarea aliajelor AK12, AK12ch, AK12pch, AK12och

Aliajele sunt din aluminiu cu adaos de 10-13% siliciu, care îndeplinește funcții de aliere. În funcție de marcă, aceste aliaje au restricții clare privind conținutul de fier, mangan, calciu, titan, cupru și zinc.

Temperatura redusă de turnare ajută la reducerea costurile de productieîn producția de piese. Datorită conținutului de aditivi de siliciu din compoziție, aliajele din seria AK12 au densitate scăzută, fluiditate crescută și contracție liniară minimă. Aliajele nu sunt predispuse la crăpare în timpul turnării și se pretează bine la sudare

Silumins AK12, AK12Ch, AK12PCh, AK12och sunt solicitate pe scară largă în inginerie mecanică (schimbătoare de căldură, echipamente de pompare, adaptoare, elemente de fitinguri de conducte),

la fabricarea pieselor turnate ermetice de forma complexa, la fabricarea produselor pt industria alimentarăși alte scopuri.

Marca Formă Compus Marcare Standard Preț, dolari/tonă, fără TVA
AK12 Lingo de napolitană
Dimensiune 400*200*40 mm
Greutate 5-7 kg		 Al-84,3-90%
Si 10-13%		 dungă albă,
Dună verde
Dună verde		 GOST 1583-93
Specificatiile clientului
G-AlSi12		 la cerere
AK12h Lingo de napolitană
Dimensiune 400*200*40 mm
Greutate 5-7 kg		 Al-85,8-90%
Si-10-13%		 GOST 1583-93
Specificatiile clientului		 la cerere
AK12pch Lingo de napolitană
Dimensiune 400*200*40 mm
Greutate 5-7 kg		 Al-86,3-90%,
Si 10-13%		 GOST 1583-93
Specificatiile clientului		 la cerere
AK12och Lingo de napolitană
Dimensiune 400*200*40 mm
Greutate 5-7 kg		 Al-86,6-90%,
Si 10-13%		 GOST 1583-93
Specificatiile clientului		 la cerere

Analiza chimică spectrală a aliajului de aluminiu. Calculul sistemului de gating pentru producerea de mostre din aliajul specificat. Modificări ale fluidității aliajului la diferite temperaturi de supraîncălzire. Justificarea prezenței zonelor dendritice în microstructura siluminului.

Este ușor să trimiți munca ta bună la baza de cunoștințe. Utilizați formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

Postat pe http:// www. toate cele mai bune. ru/

Influența temperaturii de încălzire a topiturii asupra proprietăților mecanice și de turnare ale aliajului de aluminiu (AK12)

UDC 621.74.041

Șcherbinin V.A ., Custudent,

Laamvon« Tehnologii de turnătorie»

Conducator stiintific: S.L. Timcenko,

Lacandidat la științe fizice și matematice, conferențiar al catedrei« fizică» (FN-4)

Rusia, 105005, Moscova, MSTU im. N.E. Bauman,

vowa. scherbinină2014@ yandex. ru

Cuvinte cheie: aliaj (aliaj), eutectic(eutecticum) , fluiditate(flowability) , duritate (duritate), puterea (durabil calitate) , puterea de impact (impact duritate) , lichidare dendritică (dendritice segregare), lichidare zonală (zonal segregare), crack (clinc), scoici de nisip (nisip gaură), chiuvete de gaz (lovitură gaură).

Adnotare: Autorul realizează un studiu al influenței temperaturii de încălzire a topiturii asupra proprietăților mecanice și de turnare ale aliajului AK12. ÎNlucrarea descrieexperimentpentru a identifica compoziția chimică a unui aliaj dat (analiza chimică spectrală),care aratăcu greutateprocentul de conținut de siliciu din aliaj (10 -12 %) . Autorul calculează în detaliu trecereasistem de preparare a probelorrealizat din aliaj AK12 și stabilește experimente suplimentare privind impactul și tensiunea, care sunt, de asemenea, prezentate în articol, asupra pieselor de prelucrat rezultate.Problema ridicată este modificarea fluidității aliajului la diferite temperaturi de supraîncălzire. Autorul dovedește convingător prezențaabsența zonelor dendritice în microstructura siluminului, precum și scăderea acestora odată cu creșterea temperaturii de turnare.

Introducere

În ciuda faptului că tehnologiile de turnătorie au fost folosite de multă vreme pentru a produce produse, ideea creării de noi metode de turnare rămâne relevantă. De asemenea, este relevantă utilizarea unei game mai largi de aliaje de turnare pentru a obține produse de înaltă calitate.

Tehnologiile moderne, inclusiv procesul de turnătorie, implică nu numai obținerea configurației necesare a produsului, ci și capacitatea de a controla proprietățile mecanice și de turnare ale pieselor turnate rezultate. Acest lucru dă un salt uriaș în diverse sfere ale societății (de la producția de bijuterii la industria militară). Este logic să concluzionăm că studiul proprietăților mecanice și de turnare ale unui produs este necesar pentru progresul tehnologic.

Studiul proprietăților aliajelor este un subiect destul de comun în cercetarea stiintifica. De exemplu, articolul a studiat experimental influența densității curentului electric j~ (10 5 - 10 7) A/m 2 asupra procesului de cristalizare a aliajului de aluminiu (AK12) în timpul turnării cu nisip și posibilitatea de a controla procesul de cristalizare folosind influența electrică externă.

Articolul a stabilit experimental dependența proprietăților mecanice și de turnare ale unui aliaj de aluminiu de tratamentul termic (încălzirea topiturii la o temperatură critică), la care descompunerea microneomogenităților din topitură, moștenite de la sarcină, și expunerea optimă izotermă. , care permite creșterea semnificativă a nivelului de omogenitate al topiturii, începe. Cristalizarea topiturii dintr-o stare apropiată de omogenă contribuie la obținerea unei structuri cu granulație fină și a proprietăților de performanță sporite.

În această lucrare, a fost stabilită sarcina de a studia efectul supraîncălzirii topiturii

AK12 asupra proprietăților sale de turnare și mecanice.

Aliajele sistemului Al-Si sunt cunoscute sub denumirea generală de silumini. Siluminile se caracterizează prin proprietăți bune de turnare și etanșeitate, rezistență medie și rezistență suficientă la coroziune. Sunt utilizate pentru producerea de piese turnate complexe.

AK12 este un aliaj eutectic, a cărui componentă a matricei este aluminiu, conține 12% siliciu.

Densitatea aliajelor de silumin variază de la 2,5 la 2,94 g/cm3. În comparație cu aluminiu, aliajele de silumin au o rezistență mai mare și rezistență la uzură.

Siluminii sunt rezistenti la coroziune in atmosfera umeda si apa de mare, in medii usor acide si alcaline.

Partea experimentală

Pentru a studia influența temperaturii de supraîncălzire a topiturii asupra proprietăților mecanice și de turnare, s-au realizat probe din aliaj de aluminiu AK12, obținut la următoarele temperaturi de supraîncălzire a topiturii: 800, 850 și 925 C°. Pentru a colecta statistici, au fost făcute patru probe per turnare. Topitura a fost turnată în nisip-argilă și forme de răcire.

Pentru a confirma compoziția chimică a aliajului utilizat, s-au realizat secțiuni subțiri și s-a efectuat analiza chimică spectrală a acestuia. Imaginea (Fig. 1) prezintă urme caracteristice ale laserului utilizat pentru producerea vaporilor de aliaj (marca: LAES MATRIX). Ulterior, s-a analizat spectrul acestor vapori.

Orez. 1. Secţiuni pentru analiză chimică

Atomii fiecărui element chimic au frecvențe de rezonanță strict definite, drept urmare la aceste frecvențe emit sau absorb lumină. Acest lucru duce la faptul că într-un spectroscop, liniile (întunecate sau luminoase) sunt vizibile pe spectre în anumite locuri caracteristice fiecărei substanțe. Intensitatea liniilor depinde de cantitatea de substanță și de starea acesteia. În analiza spectrală cantitativă, conținutul substanței studiate este determinat de intensitățile relative sau absolute ale liniilor sau benzilor din spectre.

Rezultatele analizei spectrale a probelor turnate la o temperatură de 925 C° sunt prezentate în Tabelul 1, iar la o temperatură de turnare de 800 C° - în Tabelul 2.

Tabelul 1. Conținut procentual de elemente chimice din probă la o temperatură de turnare de 925 C°

Tabelul 2. Conținutul procentual de elemente chimice din probă la o temperatură de turnare de 800 C°

Pentru a explica rezultatele analizei chimice a aliajului utilizat, vom folosi diagrama de fază a aliajelor de silumin, prezentată în Fig. 2.

Orez. 2. Diagrama de fază Al-Si

Aliajele cu un punct de topire minim și un interval minim de temperatură de cristalizare, care conțin 12-13% Si, au proprietăți optime de turnare. Siluminul convențional este un aliaj hipereutectic în structură (procentul de conținut de siliciu din aliaj depășește 12%). Structura unui astfel de aliaj constă din eutectice aspre în formă de ac (b + Si) și cristale primare de siliciu (Fig. 3a). În timpul cristalizării eutecticului, siliciul este eliberat sub formă de cristale grosiere, casante, în formă de ac, care joacă rolul de concentratori interni de stres. Acest aliaj are proprietăți mecanice scăzute: y b = 120 MPa; d= 2%. Pentru a crește proprietățile mecanice, siluminile sunt modificate cu sodiu (0,05 -0,08%) prin adăugarea unui amestec de săruri 67% NaF și 33% NaCl la topitură.

Acest lucru este confirmat de experimentul „Analiza structurii secțiunilor subțiri” descris mai jos. Cu un studiu detaliat al structurii secțiunii AK12 obținute în timpul lucrării, se pot observa cristale eutectice aspre în formă de ac (b + Si) și Si, care sunt descrise mai sus. Figura 3b prezintă structura secțiunii AK12 la o temperatură de turnare de 800 C°.

Fig.3. Microstructura siluminului: a) aliaj hipereutectic; b) structura secțiunii AK12 la o temperatură de turnare de 800 C° (creștere x 500)

Modificările structurii conduc la o creștere a proprietăților mecanice: y b =200 MPa; d = 12%. În același timp, proprietățile de turnare ale aliajelor se îmbunătățesc (crește fluiditatea, crește densitatea piesei turnate etc.).

Din procentul de siliciu din vaporii eliberați, putem concluziona că aliajul experimental este hipoeutectic, dar proprietățile sale sunt apropiate de eutectice.

Lucrarea a efectuat studii privind fluiditatea aliajului și proprietățile mecanice ale probelor la diferite temperaturi de turnare. Mai jos este un calcul al sistemului de alimentare-gating pentru producerea pieselor turnate.

mostrepentru testarea impactului.

În fig. Figura 4 prezintă o diagramă a unei turnări cu o admisie. Această turnare este un semifabricat pentru efectuarea unui test de impact standard. Schema sistemului de alimentare cu poartă este prezentată în Fig. 5. Metoda de realizare a turnărilor este turnarea cu nisip.

Orez. 4. Diagrama de turnare

Orez. 5. Schema sistemului gating-alimentare

Calculul unui sistem de blocare după selectarea designului său se reduce la determinarea duratei optime de turnare a matriței și a ariei secțiunii transversale a tuturor elementelor sistemului. Lungimea fiecărui canal de închidere este luată constructiv, adică fără calcul, pe baza așezării elementelor sistemului de închidere în dimensiunile matriței.

1. Calcularea timpului de completare a formularului.

Timpul de umplere a matriței depinde de proprietățile de turnare și tehnologice ale aliajului, de temperatura de turnare, de capacitatea de stocare a căldurii a materialului de matriță, de dimensiunile și caracteristicile de proiectare ale turnării. Legile continuității jetului nu permit luarea în considerare a tuturor acestor parametri și de aceea dependența obținută teoretic determină aproximativ timpul de umplere a matriței.

Cel mai adesea, formula G.M este utilizată pentru a calcula timpul de turnare. Dubitsky, K.A. Soboleva:

unde f - timpul de umplere, s; S - coeficient empiric; d - grosimea peretelui predominant al turnării, mm; G - consumul de metal al turnării, kg

Coeficientul empiric, conform , este egal cu S=1,6.

Consumul de metal al unei turnări se determină ca suma maselor turnării, porților și profiturilor, dacă acestea sunt umplute printr-un sistem de închidere comun cu turnarea. În acest caz, este convenabil să folosiți următoarea expresie:

unde G O, G L, G P sunt masele turnării, sprues și respectiv profituri, kg;

Deoarece nu există profit, G P =0.

2. Determinați viteza de umplere.

unde f este timpul de umplere a turnării cu profit, s; Q este înălțimea turnării cu profit umplut din sistemul comun de blocare, mm.

3. Determinați suprafața totală a secțiunii transversale a alimentatoarelor.

Pentru a determina suprafața totală a secțiunii transversale a alimentatoarelor, este convenabil să folosiți formula lui B. Hovann:

unde m este debitul sistemului de deschidere; g - densitatea aluminiului lichid g/cm 3 ; g - accelerația în cădere liberă, 980 cm/s 2 ; H p - presiune metal de proiectare, cm.

Să determinăm presiunea de proiectare a metalului din balon, a cărei diagramă este prezentată în Fig. 6;

unde H este presiunea inițială, cm; P - distanța de la punctul cel mai înalt al turnării până la nivelul de intrare, cm; C - inaltimea turnarii in functie de pozitia la turnare, cm.

Cu schema de umplere aleasă utilizată, se presupune că P=C.

Orez. 6. Schema balonului

4. Determinarea ariei secțiunii transversale a curelei de deschidere, a ridicătorului și a alimentatorului.

Folosind calcule conform (1)-(3), am calculat aria alimentatorului F groapă =0,98 cm 2, apoi din relația (6) se obține: F l.x =1,176 cm 2; Fc = 1,64 cm2.

Calculul sistemului gating-alimentaremostre destinatepentru încercări de tracțiune.

În fig. Figura 7 prezintă o diagramă a unei turnări cu o admisie. Această turnare este un semifabricat pentru efectuarea unei încercări de tracțiune. Schema sistemului de alimentare cu poartă este prezentată în Fig. 8. Metoda de realizare a turnărilor este turnarea cu nisip.

Orez. 7. Dimensiuni de turnare (cu alocație)

Orez. 8. Schema sistemului de porți

Calculul a fost efectuat în aceeași ordine ca și cel precedent.

S-au obtinut urmatoarele rezultate:

F l.x = 1,54 cm 2; Fc = 2,13 cm2; F groapă = 1,27 cm 2.

Ca rezultat, zonele secțiunii transversale ale tuturor elementelor sistemului de porți au fost obținute pentru probe de impact și tracțiune.

Descrieri ale procesului de turnareși prelucrarea pieselor de prelucrat.

Conform calculelor, au fost fabricate echipamente pentru producerea matrițelor de turnare. Un model al sistemului de porți pentru testarea la impact este prelucrat din blocuri de lemn ținând cont de dimensiunile de proiectare.

Forme (nisip-argilă) pentru turnarea probelor de Gagarin (încercări de tracțiune) au fost turnate din modele standard gata făcute.

Topirea metalului AK12 a fost efectuată într-un cuptor de încălzire prin inducție (model HDTV: SP-15) prin încălzirea acestuia la diferite temperaturi (Fig. 9).

Au fost alese următoarele temperaturi pentru turnarea topiturii în matriță: 925 °C, 850 °C, 800 °C.

Orez. 9. Topirea metalului AK12 într-un cuptor de încălzire prin inducție

Orez. 10. Turnarea în forme

aliaj de aluminiu silumin dendritic

Controlul temperaturii a fost efectuat folosind un termocuplu cromel-alumel. Citirile termocuplului au fost înregistrate folosind un multimetru digital (PeakTech 2010 DMM). Apoi, topitura a fost turnată în forme pregătite (Fig. 10) la temperaturile indicate. Piesele turnate rezultate au fost supuse unei prelucrări mecanice ulterioare pe o mașină de frezat. Epruvetele de întindere au fost prelucrate prin strunjire (folosind freze) la strung cu CNC 16K20T1, probele de impact au fost prelucrate cu o freză de cap pe o mașină 2A430.

Măsurarea fluidității aliajului AK12 la diferite temperaturi.

În această lucrare, fluiditatea a fost studiată folosind o matriță de răcire (testul Samarin-Nehendzi) (Fig. 11). Au fost studiate rezultatele turnării la diferite temperaturi ale încălzirii metalului lichid cu ajutorul unui cuptor cu rezistență. Dimensiunea granulelor de lângă suprafața turnării în cazul turnării într-o matriță de răcire și în forme de nisip-argilă va varia semnificativ. În matrița de răcire dimensiunea granulelor este mai mare. Acest lucru este explicat la viteze diferite răcirea turnării în timpul căreia are loc formarea boabelor. În fig. Figura 12 prezintă părți ale unui test de fluiditate a metalului la diferite temperaturi de turnare.

Din Figura 12, puteți determina diferența de fluiditate la diferite temperaturi de turnare. La 925 C° este cea mai mare, deoarece se observă un „capac” plat caracteristic, ceea ce indică o scădere a tensiunii superficiale odată cu creșterea temperaturii. La 850 C°, o suprafață mai convexă este clar vizibilă, ceea ce indică o tensiune superficială mai mare în comparație cu prima probă.

Orez. 11. Formular pentru testarea fluidității (testul Samarin-Nehendzi)

Orez. 12. Finalizări ale testelor pentru fluiditate la diferite temperaturi

Experiment de tracțiune.

Încercarea de tracțiune a fost efectuată pe o mașină Zwick/Roel Z100. Piesa de prelucrat a fost întinsă până s-a rupt complet. A fost efectuată o analiză a caracteristicilor mecanice ale acestui aliaj. Au fost testate 5 probe: 3 la o temperatură de 850 C° și 2 la 925 C°.

Datele obținute sunt prezentate în Tabelul 3.

Tabelul 3. Analiza caracteristicilor mecanice ale aliajului AK12 în timpul supraîncălzirii 925 С°

unde y 0,2 este limita de curgere condiționată, care corespunde efortului la care deformația reziduală este de 0,2% din lungimea probei de testat; y in - rezistenta la tractiune; d - alungirea la rupere; w - îngustare relativă.

În fig. Figura 13 prezintă o diagramă generalizată de tracțiune a pieselor de prelucrat, ale cărei rezultate ale testelor sunt enumerate în Tabelul 3. Axa x arată deformarea piesei de prelucrat în milimetri, iar axa ordonatelor arată forța de tracțiune în megapascali.

Orez. 13. Diagrama de tensiune a piesei de prelucrat IX nr. 2(925)

Concluzie.

Cu formare calificată, rezistența la tracțiune a aliajului la 850 C° este semnificativ mai mare decât la 925 C°. Contracția și alungirea relativă la rupere sunt invers proporționale cu temperatura de turnare.

Acest lucru se explică prin faptul că diferența de temperatură dintre turnarea aliajului și mediul de răcire dă un gradient de temperatură diferit, care afectează formarea structurii aliajului. La o temperatură de supraîncălzire de 925 C°, energia termică a aliajului turnat în cavitatea matriței de turnare este parțial transferată în amestecul de turnare, care, în timpul solidificării ulterioare a lingoului, joacă rolul unei „baterie”. Astfel, balonul cu ajutorul energiei obtinute mareste timpul de cristalizare a lingoului, ceea ce favorizeaza formarea boabelor cu dimensiune mare(în comparație cu boabele obținute în timpul cristalizării unui lingou cu o temperatură de supraîncălzire de 850 C°), favorizează formarea segregării dendritice și zonale.

Conform datelor din literatură pentru acest aliaj, sunt disponibile următoarele rezultate: y in = 200 MPa, y 0,2 = 140 MPa, d = 5%. Diferența dintre datele experimentale și teoretice se datorează formării defectelor de turnare (fisuri, nisip și găuri de gaz).

Experiment de impact.

Pentru a efectua experimentul, am folosit o configurație Walter+ bai ag Modele PH450. Diagrama de testare este prezentată în Fig. 14.

Esența experimentului este că un ciocan, fixat în instalație și care posedă o anumită energie potențială, distruge piesa de prelucrat, ale cărei dimensiuni sunt luate în funcție. În același timp, se măsoară energia de rupere a turnării și se determină ulterior rezistența la impact a aliajului AK12. Datele experimentale sunt date în Tabelul 4. Au fost testate 5 probe: 2 la o temperatură de turnare de 800 C° și 3 la 850 C°. Rezistența la impact a fost în conformitate cu formula 6.

unde KS este rezistența la impact, J/cm2; U este energia necesară distrugerii piesei de prelucrat, J;

S este aria secțiunii transversale a piesei de prelucrat în punctul tăieturii, cm 2 ;

Orez. 14. Schema testului de impact

Tabelul 4 . Valorile rezistenței la impact obținute în timpul experimentului la o temperatură de turnare de 800 C° și 850 C°

Rezistența la impact J/cm2

1 mostră

2 mostre

3 eșantion

Pe baza datelor obținute, putem concluziona: rezistența la impact este mai mare la temperaturi de turnare mai scăzute.

Din punct de vedere al tehnologiei de turnătorie, conform, la turnarea în matrițe, apare stres intern. Pe măsură ce temperatura de turnare crește, tensiunile din turnare devin mai mari și, din această cauză, rezistența la impact scade. De asemenea, motivul scăderii rezistenței la impact odată cu creșterea temperaturii de turnare este faptul că în miezul turnării se formează un număr mai mare de pori.

Analiza structurii secțiunilor subțiri.

Forma cristalelor care cresc în topitură depinde de gradul de suprarăcire a lichidului, de direcția de îndepărtare a căldurii, de conținutul de impurități din oțel și de alți parametri. În fig. 15 prezintă schematic principalele zone structurale care pot apărea într-un lingou turnat continuu. Cristalele formate în timpul solidificării metalului pot avea forme diferite în funcție de viteza de răcire, natura și cantitatea de impurități. Mai des, în timpul procesului de cristalizare, se formează cristale ramificate (ca arbore), numite dendrite.

Când lingoul se solidifică, cristalizarea începe la suprafața matriței mai reci și are loc inițial în primul rând într-un strat subțire de lichid puternic suprarăcit adiacent suprafeței. Datorită vitezei mari de răcire, aceasta duce la formarea unei zone 1 foarte înguste de boabe echiaxiale relativ mici pe suprafața lingoului. În continuare, se formează o zonă de dendrite (2), a cărei direcție de propagare coincide cu direcția de îndepărtare a căldurii. Zona 3 cristalizează ultima și are o structură fragilă care conține cantitate mare por. Zona 4 se formează din cauza contracției (reducerea volumului).

Orez. 15. Zone structurale

Structurile secțiunilor aliajului AK12 au fost analizate la diferite temperaturi de turnare (850 C°, 900 C° și 925 C°). În fig. 16 -18 prezintă microstructura acestui aliaj.

Orez. 16. Structura secțiunii (800 C°): a) mărire (x200); b) mărire (x500)

Orez. 17. Structura secțiunii (850 C°): a) mărire (x200); b) mărire (x500)

Fig18. Structura secțiunii (925 C°): a) mărire (x200); b) mărire (x500)

Deoarece rata de îndepărtare a căldurii în toate aceste cazuri de cristalizare este aceeași, probabilitatea de nucleare a granulelor dendritice depinde de diferența dintre temperatura matriței și temperatura de turnare, adică de mărimea suprarăcirii inițiale. În fig. Figura 19 arată dependența ratei de creștere a cristalelor (s.c.) și a ratei de nucleare a cristalizării se concentrează pe (c.c.) de cantitatea de suprarăcire.

Orez. 19. Dependenta de h.c. și s.k. din magnitudinea hipotermiei

Concluzie: Din fig. 16-18 se poate observa o scădere a numărului de zone dendritice cu creșterea temperaturii de turnare, ceea ce înseamnă că se îmbunătățesc proprietățile de turnare și mecanice. De asemenea, este clar că eutecticul este mai dispersat la camera T = 850 C°.

Concluzie

Această lucrare a prezentat experimente cu aliajul de turnare AK12 și a investigat efectul temperaturii de încălzire a topiturii asupra aliajelor mecanice și de turnare.

Dirijată analiza spectrală a acestui aliaj. Rezultatele acestei analize a probelor turnate la o temperatură de 925 C° sunt prezentate în Tabelul 1, iar la o temperatură de turnare de 800 C° - în Tabelul 2.

Microstructura secțiunii AK12 a arătat prezența cristalelor eutectice grosiere, aciculare (b + Si) și de siliciu (Fig. 3).

Conform calculelor sistemului gating-feeding, probele au fost turnate la diferite temperaturi de turnare. Pe baza rezultatelor experimentelor ulterioare de tracțiune și impact, au fost identificate rezistența finală, rezistența la rezistență (γ, γ 0,2) și duritatea la impact (IC). Contracția și alungirea relativă la rupere sunt invers proporționale cu temperatura. Pe măsură ce temperatura de turnare crește, tensiunile din turnare devin mai mari și, din această cauză, rezistența la impact scade.

De asemenea, din experimentul de fluiditate reiese că odată cu creșterea temperaturii de turnare a aliajului, tensiunea superficială scade, ceea ce indică o creștere a fluidității.

Referințe

1. Timchenko S.L. Studiul cristalizării aliajului sub influența curentului electric // Rasplavy. 2011. Nr. 4. pp. 53-61.

2. Deev V.B., Morin S.V., Selyanin I.F., Khamitov R.M.. Supraîncălzirea topiturii aliajelor de aluminiu turnate // Almanah Polzunovsky. 2004.№4. pp. 23-24.

3. GOST 1583-93. Aliaje de turnare de aluminiu. Specificații. Intră. 1993-10-04. M.: Editura Standarde, 1996. 3 p.

4. Melnikov V.P., Davydov S.V. Lucrări de laborator. Studiul structurii și proprietăților aliajelor neferoase // „Tehnologia metalelor și știința metalelor” BSTU. 2008. Nr 3. 14 p.

5. Melnikov V.P., Davydov S.V. Lucrări de laborator. Studiul structurii și proprietăților aliajelor neferoase // „Tehnologia metalelor și știința metalelor” BSTU. 2008. Nr 3. P. 3-5.

6. GOST 9454-78. Metalele. Metoda de încercare la îndoire la impact la temperaturi scăzute, camere și ridicate. Intră. 1979-01-01. M.: Editura Standarde, 1978. P. 3-4.

7. Virt A. E., Lavrentiev A. M.. Calculul sistemelor de porți pentru turnarea din oțel // 2012. P. 7-11.

8. GOST 1497-84. Metalele. Metoda de încercare la tracțiune. Intrat pe 86-01-01. M.: Editura Standarde, 1984. p. 21-26.

9. Letsik V.I. Turnarea metalelor neferoase în matrițe metalice // 2003.

10. Gulyaev A.P. Metalurgie // Metalurgie. 1986. 43p.

11. Korotkikh M. T. Tehnologia materialelor structurale și știința materialelor: manual de instruire// Aluminiu și aliaje pe bază de el. 2004. 23p.

Postat pe Allbest.ru

...

Documente similare

    Justificare pentru alegerea gradului de aliaj pentru fabricarea cadrului unei aeronave care zboară la viteze subsonice. Compoziția chimică a duraluminului, mecanica și proprietăți fizice, și metodele tehnologice de furnizare a acestora. Analiza structurii finale a aliajului.

    test, adaugat 24.01.2012

    Studiul proprietăților unui aliaj de aluminiu forjat, unde principalul element de aliere este manganul. Influența elementelor de aliere asupra proprietăților și structurii aliajului și a principalelor impurități. Condiții de funcționare și domenii de aplicare ale aliajelor de aluminiu.

    rezumat, adăugat 23.12.2014

    Dezvoltare proces tehnologic producerea profilului extrudat PK-346 din aliaj AD1. Calculul parametrilor optimi de presare și al echipamentelor necesare pentru fabricarea unui profil dat. Descrierea proprietăților fizice și mecanice ale aliajului AD1.

    lucrare curs, adaugat 17.05.2012

    Caracteristicile aliajului VT22, sa proprietăți chimice, densitate, procese de forjare și ștanțare, aplicare. Calculul masei piesei de prelucrat. Definiţie program de producție pentru producerea tijelor din aliaj Vt22, selectarea modului de funcționare și calculul fondului de timp.

    lucru curs, adăugat 11.11.2010

    Metodologie de construire a diagramelor de stare. Specificul utilizării lor pentru aliajele care formează amestecuri mecanice de componente pure. Caracteristici de determinare a temperaturii de cristalizare a aliajului. Curbele de răcire ale aliajului Pb-Sb, aplicarea regulii segmentului.

    prezentare, adaugat 14.10.2013

    Compoziția chimică, scopul aliajului de calitate KhN75MBTYu. Cerințe pentru metal topit deschis. Dezvoltarea tehnologiei de topire a aliajelor. Selectarea echipamentelor, calculul parametrilor tehnologici. Echilibrul materialului de topire. Cerințe pentru redistribuirea ulterioară.

    lucrare curs, adăugată 07.04.2014

    Descrierea metalofizică a aliajului de aluminiu și calculul unui atelier de producție de profile de aluminiu pentru nevoi de construcție. Apăsând intervalul de temperatură și cerințe tehnice la profil. Calculul productivității presei și regulile de acceptare a produselor.

    lucrare de curs, adăugată 25.01.2013

    Relația dintre compoziția și structura unui aliaj, determinată de tipul diagramei de fază și de proprietățile aliajului. Stări ale aliajelor ale căror componente au transformări polimorfe. O stare cu o transformare polimorfă a două componente. Microstructura aliajului.

    test, adaugat 08.12.2009

    Cerințe de bază pentru produs, diagrama procesului de producție, caracteristicile echipamentului principal. Proprietățile mecanice ale aliajului. Cerințe de închiriere. Metoda de calcul B.V. Kucheryaeva. Calculul performanței unității principale.

    lucrare curs, adăugată 01.09.2013

    Aluminiu și aliajele sale. Caracteristicile și clasificarea aliajelor de aluminiu. Aliaje de aluminiu forjat, turnat si speciale. Materiale compozite turnate pe bază de aliaj de aluminiu pentru inginerie mecanică. Compoziție din duraluminiu industrial.

Topirea aliajelor de aluminiu prezintă o serie de dificultăți. Densitatea scăzută a aliajelor de aluminiu contribuie la formarea pungilor de gaz și a porozității, deoarece gazele pătrund ușor în mediul metalic și îl saturează. Aluminiul se oxidează ușor. Este dificil să curățați topitura de zgură și oxizi. Zgura și oxizii rămân în topitură într-o formă fin divizată în stare suspendată, ceea ce afectează semnificativ calitatea aliajului.

Utilizarea fluxurilor (clorură de zinc, criolit) sau modificatori, de asemenea, nu permite curățarea completă a topiturii, deoarece este dificil să le separă de topitură.

La prepararea aliajelor de aluminiu, puritatea materiilor prime și acuratețea compoziției încărcăturii sunt deosebit de importante. Adesea, cantități nesemnificative de impurități dăunătoare înrăutăți în mod semnificativ proprietățile mecanice ale aliajelor. Toate acestea necesită o sortare deosebit de atentă a deșeurilor. Fără a se topi, ele pot fi utilizate numai dacă se cunoaște compoziția lor chimică. Deșeurile de origine necunoscută sau prost sortate și retopite (aliaje secundare) care conțin mulți oxizi și impurități nocive ar trebui topite în porci. În timpul topirii, topitura este curățată de impurități și se efectuează o analiză chimică.

Topirea și turnarea aluminiului se efectuează cu respectarea strictă a regimului de temperatură și controlul constant și precis al încălzirii aliajului. Chiar și o ușoară supraîncălzire și menținerea excesivă a aliajului la temperaturi ridicate duc la saturarea excesivă a acestuia cu gaze și oxizi și la apariția cavităților de contracție.

Pentru a îndepărta oxizii și zgurii, este necesar să se utilizeze fluxuri care acționează atât chimic, cât și mecanic. După curățarea topiturii de oxizi, nu trebuie agitată.

Turnarea trebuie făcută cu atenție, folosind un jet scurt.

La prepararea aliajelor de aluminiu, trebuie urmată următoarea ordine:

    topirea a aproximativ 2/3 din aluminiu de porc;

    aditiv și topirea aliajului;

    aditiv al aluminiului de porc rămas;

    aditiv pentru deșeuri și porți;

    curățarea topiturii de oxizi după ce s-a topit prin adăugarea de fluxuri de curățare și amestecare bună;

    îndepărtarea creuzetului și îndepărtarea zgurii și oxizilor (zgura nu trebuie îndepărtată în timpul topirii, deoarece pelicula de suprafață de oxizi protejează topitura de oxidarea ulterioară);

    menținerea topiturii la temperatura necesară înainte de turnare.

Un exemplu de topire a aliajului de aluminiu AK12 (AL2).

Aliajul AK12 (AL2) poate fi realizat din silumini de porc. În absența siluminilor, aluminiul de porc și siliciul pot fi folosite ca materiale de încărcare.

Aliajul se prepară după cum urmează: aluminiul de porc este topit și încălzit la o temperatură de 850 ° C. La aluminiul încălzit se adaugă siliciu în porții mici, care este învelit în folie de aluminiu înainte de a fi introdus în aluminiu, astfel încât să nu fie acoperit. cu oxid de aluminiu, ceea ce face dificilă dizolvarea siliciului. După dizolvarea completă a întregului siliciu, aliajul este rafinat și modificat.

Aliajele de aluminiu sunt topite în creuzet și cu flacără staționară, cuptoare rotative și basculante, cuptoare cu rezistență electrică și cuptoare cu inducție. Topirea aliajelor de aluminiu în cuptoare cu rezistență electrică este după cum urmează.

Materialele de încărcare, care sunt porci încălziți din aliaj primar și secundar, deșeuri din producția internă și aliajele corespunzătoare, sunt încărcate în camere căptușite cu cărămizi de argilă refractă. În camerele din refractarul modelat există spirale electrice prin care trece un curent electric, încălzindu-le.

Topitura din camere se varsă în rezervorul de colectare. În colecție, topitura este rafinată cu clorură de zinc, amestecată bine, smoala și zgura sunt îndepărtate de la suprafață, apoi se adaugă aditivi. Înainte de turnare în oală, topitura este amestecată din nou, zgura este îndepărtată de pe suprafața topiturii, temperatura este măsurată cu un termocuplu de imersie și probele sunt turnate pentru a controla analiza chimică și proprietățile mecanice.

Înainte de a fi eliberate în oală, aliajele de siliciu sunt modificate cu săruri metalice de sodiu pentru a obține o structură cu granulație fină. În unele cazuri, aliajele sunt purjate cu clor la o temperatură de 680-720° pentru degazare. Când cuptorul este înclinat folosind un mecanism de rotire și role, topitura este turnată printr-un jgheab în oalele de turnare. Capacitatea cuptoarelor de rezistență este de 0,3-3,0 tone, numărul de călduri pe zi este de 4-5.

Încărcați materiale


Pentru a produce aliaje de aluminiu se folosesc aluminiu de porc, resturi de mașini, deșeuri de turnătorie și diverse aliaje (de exemplu, 90% Al și 10% Mn, punct de topire 770 - 830°).

Compoziția încărcăturii metalice include 40 - 60% din metalele circulante (deșeuri, rebuturi, sprue, explozii, profituri etc.) și 60 - 40% metale pure. Pentru a proteja metalul de oxidare, se folosesc fluxuri de diferite compoziții, de exemplu 50% NaCl + 50% CaCl2; sau 50% NaCI + 35% KCI + 15% Na3AlF6.

Toate aceste fluxuri sunt cu punct de topire scăzut (punct de topire în intervalul 500 - 600º). Pentru a obține un metal dens, cu o structură mai fină, i se adaugă modificatori. Pentru aliajele de aluminiu, sodiul pur și sărurile sale sunt utilizate ca modificatori: 67% NaF + 33% NaCl sau 25% NaF + 62,5% NaCl + 12,5% KCl. Aliajele Al2, Al4 etc. pot fi modificate.

Cuptoare pentru topirea aliajelor de aluminiu. Aliajele de aluminiu se topesc în următoarele cuptoare: cuptoare cu creuzet rotativ cu creuzet metalic (Fig. 83, a); în cuptoare electrice cu rezistență la creuzet, staționare și rotative (pentru prepararea a până la 0,25 tone de aliaj); cuptoare cu cameră de rezistență staționară și rotativă (Fig. 83, b) cu o capacitate de până la 1,5 tone; cuptoare cu inducție cu două canale cu miez metalic.

Orez. 83. Cuptoare de topire pentru topirea aliajelor de aluminiu: a - forja cu creuzet; b - cuptor electric de rezistenta: 1 - fereastra de incarcare; 2 - baie pentru topirea metalului; 3 - rezistenta

Procesul de topire a aliajelor de aluminiu prezintă o serie de dificultăți datorită oxidării lor puternice și saturației cu gaze atunci când sunt încălzite peste 800°. Există mai multe metode de topire care asigură producerea de piese turnate de înaltă calitate; topirea scufundată, rafinarea gazelor, rafinarea sării, congelarea și modificarea.

Topirea aliajelor de aluminiu sub un strat de fluxuri are loc în următoarea secvență; materialele de încărcare sunt plasate etanș într-un creuzet sau cuptor și acoperite cu fluxuri deasupra; metalul este încărcat și topit în părți: mai întâi, aproximativ o treime din sarcină este topită, apoi restul materialului de încărcare este încălzit la 100 - 120 ° pentru a îndepărta umezeala de la suprafață și scufundat în metalul topit sub un strat de fluxuri.

În timpul rafinării gazului, topirea se efectuează în următoarea secvență: o treime din sarcină este încărcată și topită, se adaugă aliaje (Al + Cu, Al + Si etc.) și restul încărcăturii. După topire, aliajul este agitat, încălzit la 660 - 680° și rafinat cu clor. Rafinarea se realizează prin suflarea clorului prin aliaj timp de 5 - 15 minute. În acest caz, clorul intră într-o interacțiune chimică cu aluminiul și alte elemente.

Produșii gazoși rezultați AlCl3, HCl și o parte din Cl2 sunt îndepărtați din metal, adăugând Al2O3, SiO2 și gaze. După rafinarea gazului, metalul capătă proprietăți mecanice ridicate. Azotul poate fi folosit pentru rafinarea gazelor.