Изучение структуры силумина закристаллизованного под давлением

Язык труда и переводы:
УДК:
621.74.043.2
Дата публикации:
19 мая 2022, 19:02
Категория:
Литейное и сварочное производство
Авторы
Станчек Ладислав
Словацкий технический университет
Батышев Александр Иванович
Издательский дом «Литейное производство»
Ванко Бронислав
Словацкий технический университет
Аннотация:
Рассмотрены вопросы формирования структуры силуминов при литье с кристаллизацией под давлением, представлены механические свойства отливок подвергнутых термической обработке, а также в литом состоянии. Изучены структура и механические свойства силумина AlSi7Mg0,3, закристаллизованного под давлением (~100 МПа). Отливки типа стакана изготовляли на гидравлическом прессе PYE 250 SS M. Использовали схему пуансонного прессования, изменяя условия формирования отливки. Отливки подвергали термической обработке по температурному режиму, соответствующему Т6. Приведены механические свойства отливок из силумина AlSi7Mg0,3, изготовленных в литом состоянии и после термической обработки.
Ключевые слова:
пуансонное прессование, литье с кристаллизацией под давлением, алюминиевый сплав, термическая обработка, структура отливок, механические свойства
Основной текст труда

Изучены структура и механические свойства силумина AlSi7Mg0,3, закристаллизованного под давлением (~100 МПа). Отливки типа стакана (наружный диаметр 70 мм, высота 125…135 мм, толщина стенки 15 мм) изготовляли на гидравлическом прессе PYE 250 SS M. Использовали схему пуансонного прессования [1, 2], изменяя условия формирования отливки: режим 1 — течение расплава происходит только за счет объемных изменений в процессе охлаждения и затвердевания отливки (чисто пуансонное прессование); режим 2 — интенсивность течения незатвердевшего сплава повышена за счет отвода ~10 % его объема из полости формы во время затвердевания; режим 3 — (сравнительный режим) отливку получали практически в условиях атмосферного давления (окончательное оформление контуров отливки осуществлялось только под воздействием массы пуансона.

Режимы литья: температура пресс-формы ~90 °С, температура заливки сплава ~615 °С, давление прессования — 100 МПа, время прессования — 30…32 с.

Отливки подвергали термической обработке по температурному режиму, соответствующему Т6, изменяя выдержку при заданной температуре в течение 3, 6 и 10 мин, режимы Т6 и 3, Т6 и 5, Т6 и 10 соответственно. Следует отметить, что отливки (и образцы) перед термической обработкой и испытаниями на растяжение несколько недель подвергали естественному старению.

Установлено, что скорость охлаждения в процессе затвердевания вертикальной стенки отливки (на равном расстоянии от торцов) при ЛКД составляла (6…8) 102 °С/с, что способствовало формированию первичной мелкозернистой структуры (существенному измельчению частиц эвтектического кремния).

Металлографический анализ показал дисперсность структуры ЛКД-отливок. В результате высокой скорости охлаждения в жидком состоянии можно ожидать определенную метастабильность структуры и, как следствие, — ее повышенную чувствительность к термической обработке (ТО) [3]. Процесс постепенной потери острогранности пластин эвтектического кремния (процесс сфероидизации) развивается уже на ранних стадиях выдержки при температуре нагрева под закалку. Это способствует повышению механических свойств отливок [4–6].

В таблице 1 приведены механические свойства отливок из силумина AlSi7Mg0,3, изготовленных в литом состоянии и после ТО.

 

Таблица 1. Механические свойства отливок из силумина 

Режим литья

sв, МПа

δ, %

Без ТО

Т6х3

Т6х5

Т6х10

Без ТО

Т6х3

Т6х5

Т6х10

1

315

374

379

371

11

18

18

21

2

314

367

386

381

12

16

20

15

3

234

298

297

324

4,5

6

6

8

 

Установлено, что исходная структура отливок для последующей сфероидизации эвтектического кремния при ТО, а также повышение временного сопротивлению разрыву и относительного удлинения (до 15 %) должна быть мелкозернистой и метастабильной [7].

Наиболее эффективным режимом ТО отливок, изготовленных ЛКД из немодифицированного силумина AlSi7Mg0,3, является следующий: нагрев в течение 2 мин до 540 °С, выдержка 5 мин, охлаждение в воде при 20 °С и старение при 160 °С, 4 ч.

Сфероидизирующая ТО способствует не только повышению механических свойств отливок, но и имеет экономические преимущества, так как позволяет уменьшить время выдержки литых заготовок при температуре нагрева под закалку.

 

Литература
  1. Батышев А.И. Кристаллизация металлов и сплавов под давлением. Москва, Металлургия, 1990, 144 с.
  2. Батышев К.А. Литье с кристаллизацией под давлением. Москва, Изд-во МГОУ, 2009, 167 с.
  3. Станчек Л., Батышев А.И., Ванко Б., Седлачек Е. Влияние скоростей охлаждения и течения расплава на структуру отливок при литье с кристаллизацией под давлением. Литейное производство, 2011, № 3, с. 14–20.
  4. Батышев К.А., Батышев А.И. Свойства алюминиевых сплавов. Литейное производство, 2020, № 1, с. 21–26.
  5. Батышев К.А., Батышев А.И. Отливки из алюминиевых сплавов. Литейное производство, 2020, № 2, с. 13–19.
  6. Батышев К.А., Батышев А.И. Способы получения отливок из алюминиевых сплавов // Литейное производство, 2020, №3, С. 12-15.
  7. Батышев К.А. Уплотнение и упрочнение отливок из алюминиевых сплавов. Литейное производство, 2020, № 5, с. 32–34.
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.