Способ производства полых цилиндрических биметаллических слитков из алюминия и алюминиевых сплавов

 

1. СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПОПЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ СЛИТКОВ ИЗ АЛЮМИНИЯ И АЛЮМИНИЕВЬСС СПЛАВОВ, включающий травление предварительно деформированной трубной заготовки , установку ее в водоохлаждаемый кристаллизатор скольжения, заливку расплавленного металла, по химическому .составу отличного, от состава заготовки, по наружному ее диаметру в про.странство между ней и кристаллизатором , вытягивание слитка, о тли чающийся тем, что, с. целью повышения качества слитков, в кристаллизатор устанавливают трубную заготовку, предварительно спрессованную со степенью деформации 80-85%. (Л С

СОО3 СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) g@1) В 22 1) 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1 cg f g g fgp я

ОГ)ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1И;::;,:. .-".,, 13

ВНИКОД-:,»

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3587403/22-0? (22) 27. 04. 83 (46) 23. 07. 84. Бюл. Р 27 (72) M.Ê. Винокуров, Е.П. Осокин, Г.Н.Андреев, Ю.С.З лоторевский, В.И.Напалков и Л.С.Осокин (53) 621.746.047(088.8) (56) 1. Король В.К., Гильденгорн М.С.

Основы технологии производства многослойных металлов. M., 1970, с. 97.

2. Патент Японии У. 49-31621, кл. 11 В 083, 1974. (54)(57) 1. СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПОПЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ

СЛИТКОВ ИЗ АЛЮМИНИЯ И АЛЮМИНИЕВЫХ

СПЛАВОВ, включающий травление предварительно деформированной трубной заготовки, установку ее в водоохлаждаемый кристаллизатор скольжения, заливку расплавленного металла, по химическому .составу отличного от состава заготовки, по наружному ее диаметру в пространство между ней и кристаллизатором, вытягивание слитка, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества слитков, в кристаллизатор устанавливают трубную заготовку, предварительно спрессованную со степенью деформации

80-857..

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что при толщине заготовки, равной 0,5-0,3 толщины металла, сплавляемого с ней, расплавленный металл заливают при температуре 690-710 С и скорости вытягивания

30-38 м/мин.

1103938

3. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что при толщине заготовки, равной 0,3-1,0 толщины металла, сплавляемого с ней, расплавленный металл заливают при темпера- . туре 710-740 С и скорости вытягивания 38-48 м/мин.

Изобретение относится к металлургии, а именно к производству слоистых алюминиевых материалов, предназначенных для работы в конструкциях, 5 применяемых в авиационной, судостроительной и других отраслях народного хозяйства, и может быть использовано при изготовлении листов, плит, профилей, панелей и других полуфабрикатов из алюминиевых деформируемых сплавов.

Известны различные способы производства слоистых материалов, несмотря на многообразие, их можно классифицировать тремя различными агрегатными состояниями взаимодействия металлов в зоне контакта при производстве полуфабрикатов: контакт твердого ме талла с твердым, жидкого с жидким

20 и твердого с жидким.

Известен способ получения слоистых катаных и прессованных материалов при взаимодействии в зоне контакта твердого металла с твердым f1 ).

Недостатками, этого способа являются сложность в сборке при подготовке пакетов для деформирования, наличие на контактирующих поверхностях окисной пленки, затрудняющей процессы сварки различных слоев, а следовательно, получение качественных полуфабрикатов.

При изготовлении многослойных полуфабрикатов путем контакта жидкого 3s металла с жидким процессы диффузии, происходящие на границе раздела, трудно подцаются контролю и регулированию, что также отрицательно сказывается на качестве полуфабрикатов. 40

Перспективным направлением в получе- нии слоистых материалов является заливка жидким металлом твердой заготовки.

Наиболее близким к изобретению по технической .сущности и достигаемому результату является способ производства полых цилиндрических биметал.лических слитков из алюминия и алюминиевых сплавов для прессования слоистых трудных полуфабрикатов, включающий травление предварительно дефор- . мированной трубкой заготовки, установку ее в водоохлаждаемый кристаллизатор. скольжения, заливку расплавленного металла, по химическому сос-. таву отличного от состава заготовки, по наружному ее диаметру в пространство между ней и кристаллизатором, вытягивание слитка. Дальнейшим деформированием из слитка изготавливают слоистые полуфабрикаты с самым различным сочетанием свойств, которыми по одиночке не обладают гомогенные материалы, входящие в состав слоисто.го слитка (21.

Однако при заливке трубной заготовки с тонкой стенкой происходит расплавление заготовки и жидкий металл попадает во внутрь трубной заготовки, что приводит к браку. Кроме того, при попадании воды в расплавленный металл (что не исключается при отливке в водоохлаждаемый кристаллизатор при расплавлении заготовки) происхоцит взрывоподобный выброс жидкого металла, что может привести к тяжелым травмам обслуживающего персонала.

При заливке же трубной заготовки с толстыми стенками не происходит сплавления из-за недостаточного прогрева и отсутствие диффузии легирующих элементов. Поэтому в готовых прессованных полуфабрикатах имеет место отслоение.

Переходная зона, т.е. зона сплавления жидкого металла с твердой заЕ готовкой, по известному способу полу+1103938

Э чается нерегулируемой, что также затрудняет пластическую деформацию и снижает коррозионную стойкость, надежность работоспособность и долговечность конструкций, изготовленных., .из таких полуфабрикатов. Цель изобретения — повышение качества слитков.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу проиэводст- 10 ва полых цилиндрических биметалличес. ких слитков из алюминия и алюминиевых сплавов, вклюяающему травление предварительно деформированной трубной заготовки, установку ее в водо- 15 охлаждаемый кристаллизатор скольже- . ния, заливку расплавленного металла, по химическому составу отличного от состава заготовки, по наружному ее диаметру в пространство между ней и 20 кристаллизатором, вытягивания слитка,. в кристалпизатор устанавливают трубную заготовку, предварительно спрессованную со степенью деформации 8085Х. 25

Кроме того, при толщине заготовки равной 0,05-0,3 толщины металла, сплавляемого с ней, расплавленный металл заливают при температуре 690710 С и скорости вытягивания 30—

38 м/мин.

При толщине заготовки, равной

0,3-1,0 толщины металла, сплавляемого с ней, расплавленный металл заливают при температуре 710-740 С и скорости вытягивания 38-48 м/мин.

На фиг. 1 изображена трубная заготовка; на фиг. 2 — полый цилиндрический биметаллический слиток, вид сверху.

Трубная заготовка 1 заливается жидким металлом 2 в кристаллизаторе 3 и вытягивается с помощью поддона 4.

Пример. Для отливки биметал- 4 лического слитка из сплавов 1561 и

Al + 37 Zn + 1,07 Mg используется полая заготовка иэ Al-Zn-Hg сплава, которая прессуется с различными степенями деформации и с различной толщиной. Прессованная заготовка устанавливается в,водоохлаждаемый кристаллизатор машины полунепрерывного литья.

Расплавленный металл марки 1561 подается из печи. Плавка ведется при 55 различных температурах и скоростях.

Давление воды, охлаждающей кристаллизатор доставляет 1,0-1,5 атм.

Данные, показывающие влияние толщины заготовки, температурноскоростные параметры на качество отливаемых слитков, приведены в табл. I, а данные, показывающие влияние степени деформации на величину зоны сплавления жидкого металла с заготовкой, приведены в табл. 2.

Из табл. 1 видно, что при толщине--заготовки менее 0 05 значительно ухуд шается качество.отливаемых слитков, увеличение .толщины свьппе 1,0 так;ле снижает технологичность из-за.образования горячих трещин. При отливке слоистых слитков с толщиной заготовки 0,05-0,3 от толщины металла, сплавляемого с ней, оптимальными температурами является 690-710 С, скорость литья составляет 30-38 мм/мин. Уменьшение толщины заготовки менее 0,05 приводит к расплавлению ее, снижение скорости литья менее 30 мм/мин или температуры жидкого металла менее

690 С приводит к ухудшению качества поверхности слитка и образованию холодных поперечных трещин. Увеличение температуры жидкого металла свыше 710 С и скорости свыше 38 мм/мин о приводит к расплавлению трубной за, готовки.

При отливке слоистых слитков с толщиной заготовки 0,3-1 0 от толщины слитка оптимальные температуры литья являются 710-740 С, скорость литья 38-48 мм/мин. Увеличение толщины заготовки свыше 1,0 толщины сплавляемого металла приводит к несплавлению жидкого металла с заготовкой из-за снижения объема расплавленного металла. Повышение температуры свыше 740 С приводит к газонасьш енности металла, что снижает качество слоистых полуфабрикатов. Увеличение скорости отливки свыше 48 мм/мин приводит к увеличению лунки расплавленного металла и образованию горячих радиальных трещин иэ-за затрудненной усадки кристаллиэующегося металла.

Прессование полой заготовки для заливки ее жидким металлом со степенями деформации 80-85% полностью изменяет литую структуру заготовки, что благоприятным образом сказывается на стабилизации эоны сплавления.

Литая структура заготовки или деформированная с меньшей степенью деформации более рыхлая и последующая термическая обработка биметаллическо1 103938

Т а б л и ц а

Испытываемый вариант

Относительная Температура Скорость о толщина заго- литья, С литья, тонки мм/мин

Качество отливаемых слитков

Холодные трещины, неслитины

680

Расплавление заго690

0,04

То же товки

690

Без трещин, хорошее

0,05

Оптимальный

710

0,3

То же

То же

720

0,5

740

1,0

740

1,3

Не оптимальный

То же

Не приварка

Горячие трещины

755

1,3

Таблица 2

Размер зоны, MM

Степень деформации заготовки, 7

Температура литья, С

Скорость литья, мм/мин

Ис пытыв аемый вариант

Относительная толщина заготовки

690

0 05

1,2

Литая

Не оптимальный

То же

0,9

0,05

690

30

0 05

690

30

0,8

Оптимальный

То же

0,05

690

0,8 го .слитка — гомогенизация увеличивает переходную зону за счет диффузии легирующих элементов на большую глубину, тем самым увеличивается переходная зона и снижается качество 5 слоистых полуфабрикатов.

Предлагаемый способ изготовления биметаллических слитков повышает производительность нх изготовления, улучшает качество, что положительным 10

Ф образом сказывается на надежности, Не оптимальный 0,04 долговечности, работоспособности конструкций, изготавливаемых иэ этих полуфабрикатов, по сравнению с иэ» . вестным способом.

Ориентировочный зкономический эффект составляет 130 руб. на 1 т отлитых биметаллических слитков.

Эффект получается в связи с увеличением выхода годной продукции и снижения потерь от брака..

1 103938

Фиг.2

Составитель В.Балашов

Техред M.Êóçüìà Корректор И.Эрдейи

Редактор И.Дербак

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 5144/7 Тираж 775 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5