Способ обработки алюминиевых сплавов

Авторы патента:

ЖАБОТИНСКИЙ НИКОЛАЙ ПЕТРОВИЧ

ЦОПИК ЮРИЙ НИКОЛАЕВИЧ

ГАРКУШЕНКО ВИКТОР АЛЕКСАНДРОВИЧ

ШАУЛЬСКИЙ ЛЕОНИД ВАСИЛЬЕВИЧ

МОРДВИНОВ ЭДУАРД ФИЛИППОВИЧ

ХВОСТАК ИВАН ПАВЛОВИЧ

СПОСОБ ОБРАБОТКИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ,включающий легирование расплава алкминийкремниеврй лигатурой рафинирование флюсом, отличающ и и с я тем,что,с целью повышения качества оливок за счет снижения усадоч:| ,ной пористости,сплав легируют при тем |пературе на С вьние температуры плавления, затем при температуре на 90-100°С выше температуры плавления рафинируют .)флюсом, после чего при температуре на 75-85с выше температуры плавления повторно легируют. (Л

(1Ю (И) " СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕС(УБЛИК

1 ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЗФ (21) 3338864/22-02 (22) 28.08.81 (46) 30.04.83. Бюл. В 16 (72). Н. П.Жаботинский, Ю.Н.Цопик, В.А.Гаркушенко, Л. В.Шаульский, Э.ф.Мордвинов и И.П.Хвостак (53) 669,715.11(088.8) (56) 1. Бондарев Б.И. и др. Модифици рование алюминиевых сплавов. М., Металлургия, 1979, с. 105, 2. Курдюмов A.Â.È др. Флюсовая обработка и фильтрование алюминиевых расплавов. _#_., Металлургия, 1980, с. 97, 130.

3. Ершов Г.С. и др. Высокопрочные алюминиевые сплавы на основе вторичного сырья. М., Металлургия, 1979, с. 129-130.

3(5П С 22 В 9/10; С 22 В 21/06 (54) (57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ AJBONHHHEBHX

СПЛАВОВ, включающий легнрование. расплава алкминийкремниевой лигатурой,». рафинирование флюсом,.о т л и ч а юшийся тем,что,с целью повышения качества оливок за счет снижения усадоч1 ,ной пористости, сплав легируют при тем» . пературе на 130-150 С выше температуры плавления, затем при температуре на 90-100 С выше температуры плавления рафинируют,.флюсом, после чего при температуре на 75-85 С выше температуры плавления повторно легируют.

1014949

Изобретение относится к литейному производстну и может использоваться при изготовлении фассонных отливок из вторичных алюминиевых сплавов.

Доэвтектические алюминиевокремниевые сплавы имеют широкий температур

5 ий интервал кристаллизации. При затвердевании сплава по внешней зоне от ливок образуются первичные разрозненные кристаллы, окруженные частью незастывшей жидкой фазы, которая не 10 обеспечивает достаточного ранномерного питания формирующегося сплошного фронта кристаллизации. Между зернамипервычных кристаллов нозникают вначале микроскопические, а затем и макро-15 скопические пустоты вЂ . дефекты усадочного характера, что приводит к браку отливок по усадочной пористости и рыхлоте. Такие недостатки наиболее часто проявляются при изготонлении gp фасонных отливок из вторичных сплавов,. имеющих в химическом составе до 4%

1 различных примесей, в том числе до 1.,5% меди, которые увеличивают интер.вал температур кристаллизации на 22", 30 С, что приводит к обраэозанию усадочной пористости и рыхлоты н различных сечениях отливок.

Перечисленные недостатки можно устранить путем такой обработки алюминиевых сплавов, которая позволит уменьшить склонность сплава к образованию усадочной пористости в oTJIHB ках при уменьшении интервала температурй кристаллизации после обработки сплава.

Известен способ снижения пористости и повышения плотности отливок путем перегрева расплава перед литьем на

20-30% от температуры ликвидуса (1 j.

Хотя способ и способствует увели- 40 чению значений механических свойств, обеспечивает максимальную плотность и минимальную пористость, однако при этом теоретически температурный интервал кристаллизации сплава практщ5 чески не изменяется, несмотря на изменения некоторых его наследственных свойств.

Поэтому механические свойства и плотность сплава, перегретого на 20- 5()

30% выше линии ликвидуса, невысоки.

Известен способ рафин -рования алюМиниевых сплавов путем перелива металла при 700-720 С в ковш с флюсом f2).

Способ позволяет удалять неметал лические примеси, но недостаточно эф фективен и не сужает температурный интервал кристаллизации сплава.

Известен также способ. введения в алюминиевый расплав твердого сплава с целью снижения пористости сплава j3).

Однако и этот способ не позволяет существенно изменить температурный интервал кристаллизации сплава. 65

Цель изобретения вЂ” повышение качества отливок за счет снижения усадочной пористости.

Поставленная цель достигается тем, что в способе обработки. алюминиевых сплавов, включающем легирование расплава алюминийкремниевой. лигатурой, рафинирование флюсом, сплав легируют. при температуре на 130-150 С выше температуры его плавления, затем при температуре на 90-100 С выше темпера;туры плавления рафинируют флюсом, после чего при температуре на 75-85 С выше температуры плавления повторного легируют.

Пример. Плавку и предварительную обработку сплава ЛК7П следующего состава, мас. %: Я 8,0; Mg 0,3; М основа, производят в.печи Колеман емкостью 180 кг. При этом содержание меди в сплаве находится н пределах

1,5%, а железа до 0,8% по сертификатным данным.

При температуре 740-750 С н печь вводят в металлическом колоколе дробленую алюминийкремниевую лигатуру с содержанием 22% с размерами кусков

3-5 мм в поперечнике в каличестве

2,5-4, 2% от веса жидкого металла.

После перемешивания и выдержки в печи в течение 12-15 мин отливают пробы для определения механических свойств и химического состава. Затем переливают металл из плавильной печи в раздаточный тигель через слой жидкого флюса следующего состава, мас. %:

ЯаСР 57 0; КС0 35 0; Half 8 0 следующим образом.

В пустой нагретый раздаточный тиель засыпают на дно просушенный люс в количестве 0,3-0,5% от веса ,жидксгб металла при 690-710 С..

После полного расплавления флюса в ковш заливают алюминиевый сплан при

710 С и выдерживают в течение 1012 мин. После рафинирования алюминие вый сплав переливают в раздаточную печь CAT-0,26 при 675-680 С, на дно которой помещают 0,2-0,4 дробленой. алюминийкремниеной лигатуры. Корректировку температуры выдержки и заливки осуществляют термопарой погружения.

Помимо @асонных отливок отливают пробы для определения механических свойств и химического состава. Qqределение интервала кРисталлизации осуществляют прибором ЭПП-09Р-3 градуировки XA "со шкалой 0.-850 С со скоростью передвижения диаграммной ленты 960 мм/ч и скоростью отбоя точек 0,75 с.

Исследование температурных интервалов кристаллизации сплавов АК7П (ГОСТ 1583-73),перегретых выше темпе- ратуры ликнидуса на 30% (780 С), без ввода кремний-магниевой лигатуры (н соответствии со ссылкой 3.), последующее его рафинирование в раздаточ1014949

Таблица 1 !

ВаРианты обработки сплавов и механические свойства

Количество введен ного флюса УХ3 в раздаточный ковш, Ъ

Марка сплав (ГОСТ, ТУ) Механические свойства

Количество введенной лигату ры в раздаточную печь, Ъ

Количество введен иной лига туры при предварительной обработке сплава в плавильной печи, В

8> кгс/мм

0 .

О;1 кгс/мм

НВ

AK7II (ГОСТ

1583-73)

Опытный

2,1 86

11,0

12 5

17 0

2,2 86

2,8 78, 2,7 78

19,0

0,24

0 38

2,5

0,32

14,2

21,0

0,46

3,2

14ФЗ

21,0

0,30

0,48

4,2 ном тигле при температурах (в соответствии со ссылкой 2) от 700 до

720 С позволяет установить, что теоретический температурный интервал практически не изменяется от зафиксированного экспериментального и составляет соответственно 25-23 С. При этом механические свойства сплава

АК7П имеют следующие значения:

Qy 17,5 кгс/мм, бо, -11,6 кгс/ми

g 2,08, и ниже механических свойств опытных сплавов 16,18 и 27а соответственно табл. 1,. Плотность этого сплава прй 20 С меньше плотности опытных сплавов, приведенных в табл.2, и составляет 2,62 г/см . 15

3 уменьшение количества модификатора. вводимого при предварительной обработке в плавильной печи, менее

2,5% не обеспечивает снижения уаадочной рыхлоты.и пористости, а увеличение количества лигатуры, вводимой при-предварительной обработке металла в печи, свыше 4,2Ъ не изменяет практичесйи плотности сплавов при гидростатическом взвешивании. 25

Граничные значения температурных ин-тервалов при последовательной обработке обосновываются рядом процессов имеющих место при модифицировании, рафинировании и затвердевании спла-.. ва.

Так, предварительная обработка сплава в плавильной печи модификатором при температувах выше линии ликвидуса более 150 С (высокий перегрев) вызывает склонность алюминиевого сплава к образованию дефектов усадочного характера таких, как трещина, увеличиваются размеры эвтектических зерен сплава, что приводит к снижению механических 40 свойств, а понижение температуры ни. же 130 С приводит к неполному усвое нию модификатора, снижению эффекта модифицирования, а соответственно, механических свойств и герметичности.

Рафинирование через слой жидкого флюса в раздато .<Ом тигле после предварительной обработки для удаления газов, шлаковых включений производится в интервалах температур выше линии ликвидуса на 90-100 С для предлагае».

1 I мого сплава, так как превышение тем» пературы свыше 100 С приводит: к ин" тенсивному растворению газов в жидком сплаве из атмосферы печи и окислений его, а снижение ее ниже 90 С повыааф .ет вязкость жидкого сплава, чть зат руднаяет выход газов, шлаковых и неметаллических включений из сплава

Окончательная обработка сплава для снижения интервала температуры крис таллизации эвтектики алюминиевых сплавов путем переохлаждения перед началом затвердевания производится в раздаточной печи при температурах., выае линии ликвидуса на 75-85 С. Увеличение температуры свыше 85 С при-. водит к образованию трещин при высо» кой скорости затвердевания,сплава в металлических формах или усадочных раковин при низкой скорости затвердева-. ния сплава в песчано-ramsmceak- фор-: мах, а снижение ее ниже 75 С уменьшает жидкотекучесть сплава, что при» водит к браку сложных фасонных отли» вок по недоливам.

Применение предлагаемого способа позволяет испольэовать в качестве шихтовых материалов вторичные алю.миниевые сплавы и снизить брак ьтли вок на 25%.

1014949

Таблнва 2 внакеннк тющературнмх ннтераалск крнсталлнэаанн и плотностн сйлааоа

Плотность снлааоа лрн 20еС, т/сит теоретнческнй ллк снлакон снстеиы Л6 "53 экснернме нталънма

25 0

24,0

2,61

25 0

2,64

15,0

25 0

2 66