Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Необходимость совершенствования произ-одственных процессов обусловлена потребностью машиностроения в поучении изделий с повышенными эксплуатадаонными характеристиками ри снижении металлоемкости механизмов и машин.
Известно, что алюминиевые сплавы обладают благоприятным ссчета-ием технологических, физико-химических и эксплуатационных характе-истик, з связи с чем они широко применяются для изготовления слож-ых отливок. В условиях массового производства особую важность при-Оретают вопросы Еыбора марки сплава, обеспечивающие не только вы-окое качество изделий, но и высокие экономические показатели про-зводства. Качество отливок в значительной степени определяется одготовкой расплава к литью, содержанием неметаллических и газовых ключений, структурой сплава и др. В- связи с этим необходим комп-ексный подход к решения этой проблемы,, включающий изучение физи-еских свойств расплава, условий рафинирования сплавов, природы сличений в отливках и свойств окисной плены на поверхности жидкого плава.
Анализ современного состояния проблемы показывает, что, несмот-i на большое количество исследований в этом направлении, имеются зрьезные трудности на пути понимания причин, обуславливающих взаи-эдействие всех стадий производства.
Актуальность выбранного направления диссертационной работы эдтзерждается выполнением ее в соответствии с Координационным плазм АН СССР на 1935 - 1990 гг. по решению научной проблемы 2.25.1.5 'азработка теории литейных процессов, обеспечивающих создание и ізвитие высокоэффективных и безотходных технологий с применением
внешних воздействий на жидкий и кристаллизующийся металл", задания 03.05.01 " Изучение влияния температурно- временной обработки жидких сплавов на. качество отливок из алюминиевых сплавов", а также тематическими планами Минавиапрома.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Разработка технологии производства крупногабаритных высококачественных отливок из сплава,АЛ32 в условиях массового производства. При этом возникла необходимость решения следующих задач:
изучить природу неметаллических включений и особенности их смачивания , жидкими флюсами; ......
исследовать свойства окисной плены, образующейся на поверхности расплава;
разработать оптимальные режимы комплексного рафинирования;
исследовать температурные зависимости физических свойств алюминиевых расплавов и разработать температурные режимы их выплавки.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ. 'Физические свойства алюминиевых расплавов изучали путем измерения кинематической вязкости", плотности на специальных установках.; Дифференциальный термический анализ проводили на установке ВДТА-8МЗ. Электросопротивление твердых образцов определяли стандартным контактным 4- эондовым методом в интервале температур 10-1000С в вакууме не ниже. Б-Ю-5 мм рт.ст.
.Электросопротивление неметаллических и шлаковых включений измеряли на установке,смонтированной на базе прибора ПМТ-3.
" Металлографический анализ микроструктуры выполнен на микроскопе МИМ-10 и "Metallux". Для идентификации фаз проведен микрорентгено-спектральный анализ на электронном микроскопе JSM-U3.
Для. оптимизации параметров процесса рафинирования алюминиевых
сплавов применялся метод математического планирования эксперимента.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Установлено, что в отливках сплава АЛ32 имеют
место два вида включений. Первая группа включений имеет низкую твердость и представлена пленообразующими окислами, а также остатками флюса и других инородных частиц. Вторая группа - крупные включения, имевшие высокую микротвердость и вызывающие повышенный износ режущего инструмента.
С помощью лазерного и' микрорентгеноспектрального анализов, а также измерения микротвердости и электросопротивления выявлено, что крупные включения являются продуктом химического взаимодействия расплава с футеровкой плавильных агрегатов, ее механического разрушения и окисления компонентов сплава. , Установлено, что интерметал-лиды на основе Fe-Al-Sl-Міі появляются, когда созданы условия для насыщения расплава железом.
Обоснована целесообразность~ защитного микролегирования системы
' цинком с целью увеличения упругопластических свойств плены на по- . верхности расплава и самовосстановления при разрушении.
Результатами комплексных исследований сплава АЛ32 подтверждено
существование генетической взаимосвязи его структуры и свойств в
жидком и твердом состояниях. Показано, что увеличение максимальной
температуры нагрева расплава в процессе плавки до ~900С сопровож
дается 'охрупчиванием закристаллизованного металла вследствие появ
ления в структуре отливок'игольчатой интерметаллидной фазцРеБІЛІБ.
Это, в свою очередь, приводит к резкому снижений прочностных харак
теристик, сплава АЛ32.
.ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ" И РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ В-ПРСМДШШННОСТИ РаБ'раОотана и внедрена технология комплексного рафинирования сплава АЛ32 .-чя получения сложных фасонных отливок для автомобилестроения в условиях массового производства, обеспечивающая высокий выход годного и минимальный уровень брака по газовым илплаковым включениям, а также, негерметичности-водяной рубашки и масле-магистрали.
- 6 -. Разработан и внедрен состав жидкого- рафинирующего флгасг мас.Х: , 28NaCl, 61 КС1. 3 NaF, 8 ИазАІРб. Использованы в технолс гической цепи ВДН-насосы взамен дозаторов ковшевого типа, что пог волило уменьшить Срак отливок по окисным пленам и влаковым включи ниям за счет осаждения включений на стенках канала касоса.
При разработке технологии плавки использованы результаты исследования взаимосвязи структуры и свойств сплава АЛ32 в жидком твердом состояниях. Обоснована целесообразность ведения плавильної процесса при температурах, непревышающих 800С.
Результаты работы внедрены на Уфимском моторостроительном прс изводственном объединении. Годовой аффект составляет 2687216 тыс руб. (в ценах 1994 г.). -
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ.. Материалы диссертации доложены и обсуждены і Всесоюзных, республиканских и отраслевых совещаниях и, семинара? "Автоматизация и. прогрессивная технология литья под давление» (Москва, 1984 г.); "Высокопрочные цветные металлы" (Москва, 1978 г.; "Развитие и- совершенствование -литья под давлением" (Москва, 1975 г.); "Применение магнитодинамических и-линейных электроприводов б литейном производстве" (Москва, 1984 г!); "Пбвьтение качеств; отливок и эффективности специальных..методов литья" (Уфа,1986 г.: "Современные методы производства отливок,- способствующие экономик материальных технике-экономических'ресурсог" (Пермь,1984 г.).
ПУБЛИКАЦИИ. "По результатам работы имеется' 21 публикация, в ті числе 17 статей. 11 описаний к авторским свидетельствам.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЩМ. Диссертация состоит из введ< ния, четырех глав, заключения" и- .приложения, ^содержит-184 страниц основного машинописного текста, 44 рисунка, 34 таблицы и список : пользованных источников из 175 наименований. *