книги из ГПНТБ / Постников Н.С. Прогрессивные методы плавки и литья алюминиевых сплавов

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

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

©Издательство «Металлургия-», 1973.

!• Зек, 610

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

понятия о строении сплавов, которое более сложно, чем металлов.

Компоненты, составляющие сплав, могут при затвер­

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

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.

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

8

9

Фирма Смитфорд Продактс изготовила из сплава КО-1 более. 10000 отливок бомбодержателя, более 1000' рам крепления стандартных ускорителей для воздушных: •мишеней.

Т а б л и ц а 2

Механические свойства американских литейных алюминиевых сплавов в зависимости от технологии литья

Фирмой Макдоннелл — Дуглас сплав КО-1 применя­ ется в самолетостроении для изготовления двух относи­ тельно небольших уплотнений шарниров в конструкции шасси, двух дверных кронштейнов и корпуса, упорного подшипника для горизонтального стабилизатора диамет­ ром ~254 мм и высотой 178 мм.

В настоящее время исследуется возможность получе­

но