Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технологии генной инженерии в цветных сплавах. Методическое пособие по практическим занятиям
.pdf
Следует изучить материалы по истории ЯСН и подготовить ответы на контрольные вопросы.
Следующий этап работы студентов на практических занятиях –
выбор темы реферата по дисциплине ТГИЦМ.
Контрольные вопросы по теме № 1
1. Основные научные достижения в биологии и генетике.
2. Ключевой термин в генетике. Его определение (смысл).
3. Когда зародилась проблема наследственности в металлах?
4. Назовите русских учёных XIX и XX вв., занимающихся вопросами наслед-
ственности в металлах.
5. Приведите практические примеры, связанные с наследственностью в чугунах.
6. Кто первым и когда сформулировал задачу по управлению наслед-
ственностью в чугунах.
7. Определение наследственности в чугунах по Н.Г. Гиршовичу.
8. Приведите пример, связанный с наследственностью в производстве булата
в России.
9. Приведите пример проявления наследственности в магниевых сплавах.
10. Приведите 2–3 примера проявления наследственности в алюминиевых
сплавах.
11. В чём смысл формулировки С.М. Воронова о «болезнях» металлов?
12. Приведите примеры проявления наследственности в лёгких сплавах в ра-
ботах зарубежных учёных.
13. Определение термина «технологии».
14. Какие задачи решают с помощью технологии?
15. Что включает «сердце» литейщика?
16. Назовите основные этапы развития генной инженерии в работах самарских
литейщиков.
17. Дайте определение ТГИ.
11
Тема № 2. ВИДЫ И ХАРАКТЕРИСТИКА
Шихта
Расплав
Литое изделие
?
?
ТРАДИЦИОННЫХ ШМ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ
ЦВЕТНЫХ СПЛАВОВ
Ещё раз обратимся к «сердцу» литейщика (см. рис. 1.1).
Чем «питается» сердце человека?
– Полезными (нужными) веществами, которые поставляются
кровью.
Что необходимо для получения расплава (smelt)?
– Различные материалы, которые в литье называют шихтовыми
или просто шихтой.
Повторим.
Что такое шихта (charge, pig)?
– Шихта (от нем. schicht) – смесь сырых материалов, подлежащая
переработке в металлургических плавильных агрегатах. Шихту загружают либо в виде равномерной смеси, подготовленной вне агрегата, либо порциями из отдельных составных частей [1].
Следовательно, шихта – это все материалы, необходимые для получения расплава с нужными химическим составом и свойствами.
Следовательно, часть двойной системы «расплав – литое изделие» должно быть дополнено важным третьим элементом – шихта
(рис. 2.1). Обратим внимание, что связи слева и справа остаются открытыми. Далее эта система должна быть продолжена.
Рис. 2.1. Технологическая (металлургическая) система
«шихта (твёрдое) – расплав (жидкое) – литое изделие (твёрдое)»
слитков, кусков, порошков.
Основные характеристики традиционных ШМ
ЦС получают из ШМ различного состава и происхождения:
1. Первичные металлы поставляются в виде чушек, катодов,
12
2. Лигатуры (master alloy) получают в основном сплавлением
первичных металлов (материалов) в виде чушек, прутков, пластин,
гранул и др.
3. Отходы (wasters) образуются в литейных, механических и де-
формационных цехах:
– литейном цехе – бракованные отливки и слитки, прибыльные
части и элементы литниковой системы, крупная стружка, донные остатки из печей и ковшей, различные пробы и др.;
– обрабатывающих цехах – бракованные литые заготовки, стружка разных размеров, опилки, обрезь деформированных полуфабрикатов, пресс-остатки и др.
4. Вторичные сплавы (re-melted alloy) получают переплавкой раз-
личных отходов и ломов в виде чушек или слитков массой от 5
до 1500 кг.
Кроме того, в промышленности в больших объёмах накапливаются различные отходы электротехнических изделий, упаковочные
материалы и др.
Таким образом, металлошихта (metal charge) представляет собой
сложный набор материалов, характеризующихся геометрическими,
механическими и физико-химическими параметрами: габариты, масса, различное содержание легирующих и примесных элементов, загрязнённость, неоднородность структуры на всех уровнях.
Общая классификация ШМ включает 3 класса и представлена
на рис. 2.2.
Видно, что в промышленности находится в обороте большое количество отходов различного происхождения, обладающих различными химсоставом и структурой.
Например, первичные ШМ, полученные на металлургических
предприятиях, характеризуются крупной и неоднородной макроструктурой; вторичные сплавы могут иметь крупную газовую и усадочную пористость; электротехнические и баночные отходы имеют
мелкодисперсную микроструктуру.
13
Шихтовые материалы
Первичные металлы
и сплавы
Вторичные металлы
и сплавы
Неметаллические
материалы
Первичные Ме, ли-
гатуры, предвари-
тельные сплавы
Отходы со стороны
(лома), переплавы
отходов
Флюсы, шлакооб-
разующие присад-
ки
Литники, прибыли
и брак отливок
(I сорт)
ВСП
Сплёсы, остатки,
крупная стружка
(II сорт)
Опилки, мелкая
стружка, сплёсы
(III сорт)
Рис. 2.2. Классификация ШМ, используемых для приготовления ЦС
Пример 1*. На рис. 2.3 представлена макроструктура первичного
Al марки А8 (масса чушки 15 кг).
Рис. 2.3. Макроструктура (×1) первичного чушкового Al (А8)
Задание. Охарактеризовать макроструктуру первичного Al.
Пример 2*. На рис. 2.4 представлены макротемплеты чушковых
первичных и вторичного силуминов (масса чушек 15–20 кг).
14
Рис. 2.4. Макростроение чушковых силуминов:
а, б – первичные сплавы АК9Т и АК12М2; в – вторичный сплав АК21М2,5Н2,5
Задание. Охарактеризовать макростроение первичных и вторичного силумина. Обратить внимание на пористость и объёмную усадку.
Пример 3*. На рис. 2.5 представлена микроструктура чушковой
лигатуры AlTi3 (толщина чушки 60 мм).
Рис. 2.5. Микроструктура (×200) чушковой лигатуры AlTi3:
а – низ чушки; б, в – середина и верх чушки
Задание. Охарактеризовать микроструктуру чушковой лигатуры
типа AlTi и дать объяснение.
Пример 4. На рис. 2.6 представлена микроструктура литых и де-
формированных отходов сплава АМг6.
15
а
б
в
Рис. 2.6. Микроструктура (×200) литых и деформированных
отходов сплава АМг6:
а – темплет слитка Ø600 мм;
б – обрезь листа (толщина 4,5 мм); в – обрезь швеллера № 6
Задание. Охарактеризовать микроструктуру литых и деформированных отходов сплава АМг6 и дать объяснение.
Что следует из этих и других подобных примеров?
– Сделаем один общий вывод: характеристики, прежде всего,
структура ШМ, используемых в производстве ЦС (и чёрных сплавов),
крайне различаются – нестабильны и, зачастую, не обладают нужным
качеством.
Ответим на 2 простых вопроса.
1. Какая основная задача (цель) перед литейщиками и металлур-
гами?
– Получение качественного расплава!
2. Что необходимо для получения качественного расплава и ли-
тых изделий?
– Применение качественных ШМ, обладающих полезной структурной наследственностью.
Резюме. ШМ – основа (фундамент) в технологии приготовления
любого сплава.
Рассмотрим несколько примеров об отношении опытных плавильщиков к ШМ (из опыта работы самарского литейщика
А.Д. Гарина)*.
16
Пример 1. «В технологии получения отливок есть очень уважи-
тельное выражение – «приготовление сплава». За этим скрывается
глубокое мастерство литейщика – не просто расплавил и слил, а как
хороший повар, должен исходные материалы подготовить, режимы
плавки учитывать (как вкусовые у повара). Это мастерство не всем
дано понять. На практике спрашивают: «Кто готовил сплав?»
Пример 2. Старое поколение литейщиков не слышали выраже-
ние «структурная наследственность». Но на бытовом уровне они понимали слово «наследственность»: от плохой шихты не жди хорошего сплава. Литейщики следили за прохождением сплава, за их
свойствами, браком в литейном и механическом цехах. И хорошую
шихту (разные виды ВСП) прятали в свои тайники. И хранили их поплавочно, т.е. не перепутывали плавки.
Так в работу некоторых литейщиков вживалось явление структурной наследственности».
Что следует из большого опыта практической работы многих
литейщиков?
– Многие рабочие в своей работе «чувствовали» влияние качества (в данных примерах, структуры) ШМ на свойства Al- и Mgсплавов.
– Более опытные рабочие и, в редких случаях, ИТР использовали
влияние более качественных ШМ для повышения механических
свойств и снижения брака литья.
– Однако такого рода работы не находили отражение (согласование) в технологической документации.
Проведём анализ традиционных шихтовых металлов, используемых в ЦЛТ СамГТУ для приготовления Al-литейных и деформируемых сплавов (табл. 2.1).
Следует самостоятельно заполнить данную табл. 2.1.
Предлагается дополнить табл. 2.1 другими ШМ, например,
для приготовления Zn- и Cu-сплавов.
17
Основные характеристики ШМ
№
п/п
Класс
Наименование ШМ
Характеристики ШМ
Примечание*
вид
марка
ГОСТ
группа,
сорт
внешняя
оценка
Первый класс
Первичные ШМ
1
Чушковый Al
2
Чушковый силумин
3
Чушковая лигатура типа
AlTi, AlMn и др.
4
Катодная Cu
5
Губчатый Ti
Второй класс
Вторичные ШМ
1
Чушковый переплав
силумина
2
Вид ВСП:
прибыль
литник (стояк)
брак отливки
стружка
3
Электротехнические
отходы:
Cu
Al
4
Баночные отходы
Таблица 2.1
Примечание. * Желательно указать дополнительные характеристики качества ШМ
(например, структура, макроизлом, пористость, усадка и др.)
В ЦЛТ следует ознакомиться с основными ШМ (сделать фото,
эскизы).
1. Виды чушковых Al-сплавов:
– крупногабаритная (масса ~800 кг);
– по ГОСТ (масса 15 кг);
– еврочушка (масса 5 кг).
2. Вид и состав литниково-питающей системы для получения от-
ливки «Головка блока цилиндров» литьём в кокиль:
– размеры всех элементов ЛПС;
18
– ожидаемая структура (качество) элементов ЛПС (особое внимание уделить прибыльной части).
Как ведётся традиционная подготовка ШМ в производстве ЦС?
– Повторим эти простые способы.
1. Сортировка по сортам и группам.
2. Поверхностная очистка – песко-, дробе-, гидропескоструйная
обработки, травление, сушка.
3. Низкотемпературная переплавка низкосортных отходов
(стружка, опилки, сплёсы) с разливкой в массивные чушки.
Что обеспечивают эти способы?
– Поверхностную чистоту ШМ.
Как учитывается при этом структура ШМ?
– Никак!
При выполнении данного практического занятия необходимо
рассмотреть и согласовать планы рефератов по дисциплине ТГИЦМ.
Контрольные вопросы по теме № 2
1. Дать определение термину «шихта».
2. Как разделяют все ШМ для приготовления ЦС?
3. Назовите все виды отходов в литейном и обрабатывающих цехах.
4. Укажите основные характеристики чушкового первичного Al.
5. Укажите основные характеристики чушковых первичных Al-лигатур.
6. Дать характеристику микроструктуры литых и деформированных отходов.
7. Основные требования к ШМ для получения качественного расплава и ли-
тых изделий.
8. Что учитывали старые литейщики из опыта работы А.Д. Гарина?
9. Назовите основные виды ШМ, применяемых в ЦЛТ.
10. Назовите традиционные способы подготовки ШМ в производстве ЦС.
19
Тема № 3. СПЕЦИАЛЬНЫЕ СПОСОБЫ ОБРАБОТКИ
ШИХТОВЫХ МЕТАЛЛОВ (ССОШМ)
Традиционные способы подготовки ШМ позволяют осуществлять в основном химическую чистоту их поверхности.
На структурное состояние ШМ на практике долгое время не обращали должного внимания.
В то же время известны многие примеры по влиянию структуры
ШМ на свойства цветных и чёрных сплавов (см. п. 1.1.2 и 1.1.3 курс
лекций по ТГИЦМ).
Работы по развитию теории структурной наследственности позволили улучшить многие физико-механические и технологические
свойства цветных сплавов [9]. В данной обзорной статье впервые
опубликован обширный перечень работ по проблеме ЯСН и ТГИ,
включающий 55 источников (рекомендуется использовать их при
подготовке рефератов по данной дисциплине).
Движения по этому пути позволили в 1976 г. сформулировать
важный вывод:
«Методы воздействия на структуру и свойства ШМ могут быть
выделены в особую группу и послужить основой нового направления
в изучении свойств металлических композиций» [10].
В отечественной и мировой практике создание способов регулирования (управления) структуры ШМ долгие годы шло вслепую, без
учёта теории строения расплавов и ЯСН.
Доказано, что воздействуя на структуру ШМ, можно, пройдя
жидкое состояние, уловить след (действие) структурной информации
на свойствах литых изделий.
Результаты исследований на литейной кафедре КПтИ (сейчас
СамГТУ) позволили в 1985–87 гг. провести первые в СССР семинары
по проблеме наследственности в литых сплавах.
Пример 1. Из рекомендаций первого научно-технического семи-
нара «Наследственность в литейных сплавах» (12–13.09, 1985 г.):
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]