Актуальность
Реферат
ВВЕДЕНИЕ 7
1 Применение в промышленности сплавов системы Al—Si 8
2 Технические требования к сплаву АК12, для обеспечения конструкторской
надежности легкосплавных колес 12
2.1 Сплавы в чушках 12
3 Выбор шихты для получения сплава АК12 15
3.1 Составы и выбор лигатур 15
3.2 Расчеты и выбор шихтовых материалов 16
4 Технологические операции приготовления сплава АК12 19
4.1 Подготовка шихтовых материалов 19
4.2 Порядок загрузки шихтовых материалов 20
4.3 Рафинирование алюминиевых сплавов 20
4.4 Модифицирование алюминиевых сплавов 29
5 Плавильные устройства для получения алюминиевых сплавов 35
5.1 Индукционные печи 36
5.1.1 Индукционные канальные печи 37
5.2 Печи сопротивления 45
5.3 Выбор плавильной печи 49
6 Контроль качества приготовленного сплава 50
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 56
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 57
Купить

В настоящее время транспортное машиностроение является одним из основных потребителей алюминия и его сплавов, так как использование это­го металла и его сплавов существенно повышает эффективность транспорт­ного средства. В алюминиевых сплавах возможно достичь сочетание значи­тельных показателей эксплуатационных, механических свойств ( предела прочности, пластичности, твердости, коррозионной стойкости и т. д.), высо­кой точности размеров с низкой плотностью.
В частности большое внимание уделяется производству литых автомо­бильных колес. Это связано с большими объемами и стабильностью заказов. Возможность получения разного дизайна, высокой точности размеров, стати­ческих и динамических характеристик дает преимущество литых алюминие­вых дисков перед стальными. Необходимо отметить, алюминиевые диски легче на 10-20 %. Из-за высокой теплопроводности металла диски из алюми­ниевых сплавов имеют лучшее охлаждение тормозных механизмов. Прочная оксидная пленка Al2O3, которая образуется на поверхности алюминия, спо­собствует защите сплава от коррозионных процессов и как следствие от его разрушения.
В то же время крупные автопроизводители предъявляют повышенные требования к прочностным характеристикам легкосплавных дисков. Проведенный анализ современных способов изготовления дисков автомо­бильных колес показал, что наиболее перспективным являются литье под низким давлением. Одними из достоинств этого способа является высокий коэффициент использования алюминиевых сплавов, что позволяет снизить себестоимость производства.
1 Применение в промышленности сплавов системы Al-Si
Одним из важнейших сплавов алюминия является силумин или сплав алюминия с кремнием. Диаграмма состояния силуминов имеет простой эв­тектический вид, что видно на рисунке 1, именно поэтому промышленные силумины подразделяются по содержанию кремния на: • доэвтектические (4-12 % Si);
• эвтектические (12,2 % Si);
• заэвтектические (свыше 12 % Si).
Промышленное значение силуминов обусловлено их высокой жидкоте­кучестью, низкой склонностью к образованию усадки при литье, возможно­стью пайки и сварки. Заэвтектические силумины нашли лишь ограниченное применение из-за наличия в структуре очень твердой кремниевой составля­ющей, которая значительно снижает стойкость режущего инструмента [1]. Что в некоторой степени компенсируется повышенным модулем упругости по сравнению с доэвтектическими сплавами, низким температурным коэф­фициентом линейного расширения, хорошей свариваемостью и обрабатыва­емостью резанием с точки зрения качества поверхности и низкой стоимо-
стью. Кроме того, еще недостаточно ясны специфика производства и особые требования к сплавам этой системы, необходимые для точного контроля микроструктуры и пористости отливок, которые существуют для доэвтектче- ских промышленных силуминов. В настоящее время чаще всего заэвтектиче- ские силумины используются для производства поршней ДВС и ряда других деталей, изготавливаемых методами фасонного литья или жидкой штампов­ки. Не смотря на ограниченное применение заэвтектических силуминов, ин­терес к данным сплавам растет.
В авиации важную роль играет малый удельный вес сплавов на основе алюминия. Расход топлива самолета во многом определяется весом аппарата, что играет определяющую роль в случае частных самолетов, отношение мас­сы к грузу у которых больше, чем например, в грузовых авиалайнерах. Стоит отметить еще и то, что при изготовлении различных авиационных узлов и де­талей преимущественно применяются деформируемые сплавы на основе алюминия. Объем применения литейных сплавов в связи с их меньшей тех­нологичностью ниже. Вместе с тем, в летательных аппаратах используются сварно-литые конструкции и узлы, например, в поршнях с галерейным охла­ждением, насосах и пр.
В судостроении силумины получили распространение благодаря своим коррозийным свойствам в купе с малым удельным весом. Морская вода бога­та на содержание различных солей и прочих веществ, которые оказывают па­губное влияние на обшивку корабля. Также известно, что алюминий и его сплавы применяется и для алитирования (алюминирования) - насыщения по­верхности стальных или чугунных изделий алюминием с целью защиты ос­новного материала от окисления при сильном нагревании, т. е. повышения жароупорности (до 1100 °C) и сопротивления атмосферной коррозии.
В последнее время наметилась перспектива использования силуминов в космической промышленности, где особое место занимают сплавы для при­борной техники, от которых требуются низкие значения температурного ко­эффициента линейного расширения в сочетании с необходимым уровнем ме- 9
ханических свойств. Для изготовления различных узлов космических аппара­тов нужны сплавы с малым удельным весом и низким температурным коэф­фициентом линейного расширения. Имеющиеся в настоящее время прецизи­онные сплавы, построенные на основе системы железо-никель, обладают уникальными физическими свойствами. Однако эти сплавы отличаются ря­дом недостатков, которые в основном сводятся к сложной технологии полу­чения их и обработки, дороговизне и большому удельному весу. В связи с этим большое внимание в мире уделяется поиску композиций сплавов на ос­нове алюминия, среди которых самой перспективной является система Al—Si.
В настоящее время в автомобильной промышленности все чаще ис­пользуют сплавы алюминия с кремнием, магнием, марганцем и др. Эти спла­вы имеют малый вес, высокие показатели прочности, теплопроводности, коррозионную стойкость [2] по сравнению со сталью.
Наиболее распространенные сплавы, применяемые для изготовления литых дисков автомобильных колес, - это силумины систем Al-Si и Al—Si— Mg (AK12, АК9 и АК7), либо их европейские аналоги AZSin, AISiioMg и AlSi7Mg соответственно. В нашей стране большое применение получили сплавы АК12, АК7.
Эти сплавы имеют оптимальное сочетание литейных свойств:
• высокую жидкотекучесть;
• хорошее заполнение формы;
• высокую герметичность;
• отсутствие горячих трещин;
• возможность изготовления фасонных отливок сложной формы.
Структура данных сплавов состоит из эвтектики AI-Si и первичных Кристаллов (Al), что способствует малому интервалу кристаллизации, высо­ким показателям литейных свойств и герметичности силуминов.
Сплав АК12. Это сплав, который относится к двухкомпонентной си­стеме Al-Si. Кремний является легирующим элементом в сплаве, основная структурная составляющая - это алюминиево-кремниевая эвтектика. В виду того что интервал концентрации кремния в сплаве составляет 10-13 %, структура АК12 состоит из первичных дендритов (алюминий) и первичных кристаллов кремния в виде компактных полиэдров. Как известно, при повы­шении концентрации кремния, доля эвтектики a(A1) + Si увеличивается, что способствует повышению литейных свойств, прочности и снижению пла­стичности сплава [3].
Сплав используют в авиастроении, вагоностроении, автомобилестроени и, строительстве сельскохозяйственных машин. Данный сплав применяется для изготовления деталей, имеющих невысокую прочность, хорошую корро­зионная стойкость, работающих в интервале температур от - 70 до + 50 °C (картеры, детали колес, корпуса и детали приборов).
Купить