7. Сфера застосування

Застосування силумінів в якості конструкційних матеріалів пов'язано в першу чергу з особливим набором властивостей даних сплавів. Відмінні ливарні властивості, висока механічна і хороша корозійна стійкість спільно з відносно невеликим питомою вагою ставить силуміни в особливий ряд матеріалів, перспективних в частині заміни стани в різних конструкціях і агрегатах.

Використання силумінів в якості конструкційного матеріалу дозволяє істотно знизити трудомісткість виробництва виливків в порівнянні з виробництвом з чорних метшіів (чавунів). Істотне зниження ваги виливки - ще одна позитивна особливість застосування силумінів. Широка гамма литих сплавів на базі системи А1 -Si з добавками різних легуючих елементів позволяє вибрати найкращий матеріал для виробництва великої номенклатури фасонних виливків різного ступеня складності (рис. 1.7.1 - 1.7.3 ) з застосуванням різних видів лиття і подальшої термообробки.

Високі ливарні властивості силумінів, пов'язані з наявністю у сплаві великого обсягу евтектичної складової, дозволяють отримувати щільні тонкостінні виливки складної конфігурації. Здатність силумінів витримувати підвищений робочий тиск дозволяє виготовляти з них герметичні деталі, експлуатовані в різних середовищах. Відомо, що висока корозійна стійкість алюмінієвих сплавів часто дозволяє застосовувати вироби з них без захисних покриттів для експлуатації в атмосферних умовах і багатьох агресивних середовищах. Силуміну, особливо безмідні (типу АК12 і АК9), також характеризуються хорошою корозійною стійкістю. Зниження межі міцності під дією корозії силумінів в кілька разів менше у порівнянні з маловуглецевою сталлю.

В даний час на багатьох підприємствах, що виробляють алюмінієве литво, розробляються заходи по підвищенню технологічних та експлуатаційних властивостей виливків, причому важливим залишається питання собівартості їх виробництва. На відміну від ливарних сплавів на базі систем А1-Си (типу АМ5) і А1-1У^ (типу АМгІО) виливки з силумінів в більшості випадків використовуються в литому стані, що, очевидно, позитивно позначається на їх вартості. Серйозним споживачем силумінів в даний час є автомобільна промисловість, де питання ціни через гострої конкуренції численних виробників стоїть виключно гостро. З кожним роком відсоток використання литих алюмінієвих деталей в автомобілі зростає, причому зростає перелік виливків відповідального призначення, що працюють в умовах знакозмінної навантаження, наприклад важелів в системі підвіски ходової частини.

Для виготовлення поршнів ДВЗ знайшли своє застосування багатокомпонентні ливарні алюмінієві сплави, леговані нікелем. Алюмінієві ливарні сплави володіють всім комплексом властивостей, необхідних для деталей поршневих двигунів: низька щільність, висока теплопровідність, низький лінійний коефіцієнт термічного розширення, висока жаростійкість (опір газової корозії при підвищених температурах), висока жароміцність, висока

вібраційна стійкість, хороші антифрикційні властивості при підвищених температурах.

*ї

* / * «■ .

Рис. 1.7.1 Приклади виливків з силумінів АК12

Головка блоку і блок двигуна, технологічні кришки, впускний і випускний колектори, карбюратор або корпус інжектора - для даних виливків знайшли своє застосування різні ливарні алюмінієві сплави (наприклад-АК7ч, АК6М2). Низький коефіцієнт термічного розширення і високі міцнісні властивості даних сплавів дозволяють одержувати виливки з високими експлуатаційними властивостями. Корпуса коробки передач і редукторів, корпуси агрегатів паливної та гідравлічних систем (гальмівний, охолодження), корпуси електродвигунів, колісні диски і елементи обробки салону - все це і багато іншого проводиться з силумінів.

Рис. 1.7.2 Генераторна кришка з силуміну АК9М2

Рис. 1.7.3 Зразки виливків з силуміну АК8М (лиття в кокіль і під тиском )

Застосування силумінів в авіації обумовлено виготовленням тонкостінних, великогабаритних, складних за конструкцією, герметичних деталей, виготовлених прогресивними методами лиття (див. рис. 9). Зазвичай застосовуються сплави АК9ч, АК9пч, АЬС8л і АК8МЗч. Сплави АК7пч і АК9пч застосовуються для виготовлення середньо-навантажених деталей (кронштейнів, з'єднувальних фланців). З сплаву АК8л виготовляють великі, складні по конфігурації виливки і навантажені деталі, у тому числі герметичне лиття. У багатьох випадках можлива заміна поковок і штамповок з деформованих сплавів литими деталями з ливарних алюмінієвих сплавів при істотному зниженні собівартості виготовлення [8].

зо

2. ТЕОРЕТИЧНІ І ЕКСПЕРЕМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ

   1. Приготування металографічних зразків

Мікроструктурний аналіз проводиться зазвичай після макроструктурного дослідження і дає можливість виявити тонші особливості структури. Що часто дозволяє якісно судити про властивості досліджуваного металу. Дослідження металу під мікроскопом дозволяє виявити різні дефекти, що утворилися в результаті порушення технології виробництва і експлуатації металевих деталей і конструкцій.

1. Шліфування зразка

Процес підготовки мікрошліфа починається з вирізки з деталі, злитка або відливки зразка 15x15x15 мм або циліндра діаметром 15-20 мм і заввишки 15 мм. Якщо досліджувані деталі мають дуже маленькі розміри, то для виготовлення зразка застосовуються різні пристосування. Так, наприклад, для тонких зразків (стрічки трансформаторної сталі, леза бритви і т. д.) застосовуються струбцини - дві пластини завтовшки 5-7 мм, що скріпляють двома гвинтами. Тонкі зразки затискаються між двома пластинами струбцини гвинтами і потім зразок обробляється разом з пластинами струбцини. Зразки можуть вирізуватися з детапі або злитка всіма можливими способами, проте слід враховувати, що в місці різання метал не повинен нагріватися до температури вище 50-70°С, оскільки це може призвести до зміни структури досліджуваного металу. З м'яких металів і сплавів зразки можуть вирізуватися пилою, фрезою, різцем і т.д.

Якщо твердість металу значна, то зразок вирізується карборундовими, діамантовими або вулканітовими тонкими відрізними кругами. Якщо матеріал володіє високою крихкістю, то зразки можна відбивати молотком.

Після вирізки зразка металу потрібну для дослідження поверхню зразка необхідно вирівняти - зробити плоскою. Це можна зробити за допомогою наждачного круга або на плоскошліфувальному верстаті.

Отриману плоску поверхню зразка піддають шліфуванню. Шліфування зразка проводиться на наждачному папері різної зернистості.

Шліфування можна проводити і на спеціальних шліфувальних верстатах, які представляють собою круг, що обертається, із закріпленим на ного плоскій поверхні наждачним папером. Зразки при шліфуванні можуть утримуватися вручну або за допомогою спеціальних притисків.

Закінчивши шліфування на найдрібнішому наждачному папері можна продовжити шліфування на діамантовій пасті. Для цього на лисг креслярського паперу наноситься паста з діамантовим порошком різної зернистості і шліфування проводиться також як і на наждачному папері, але оскільки розміри діамантових зерен менші, ніж розміри абразивних зерен наждачного паперу, то виходить тонше шліфування. Розміри зерен діамантового порошку можуть бути до 1 мкм.

Після шліфування на діамантовій пасті поверхня зразка буде практично дзеркальною і неозброєним оком немає можливості побачити рисок на поверхні. Але при огляді шліфа під мікроскопом риски все ж таки будуть помітні. Для видалення цих рисок проводиться полірування зразка.