Изучено затвердевание и уплотнение под давлением формирующихся цилиндрических отливок (Н/D ≈ 2) из сплавов АК5М7 (ГОСТ 1583–89) и АК7М6 (последний без добавок и с добавками 1…6 % Рb).
Установлено, что при переходе от атмосферного к механическому давлению в 320 МПа время затвердевания слитков уменьшается от 29 до 12,5 с, т. е. в 2–3 раза. Наблюдается повышение температуры ликвидуса сплава на 6 °С (что может быть объяснено главным образом применением к процессу ЛКД закона Клаузиуса–Клайперона), увеличение перепада температур по сечению слитка от 100 до 210 °С. Относительная температура поверхности слитка tп / tц, где tп — температура поверхности слитка, °С; tц — температура центральной зоны в момент окончания затвердевания сплава, снижается от 0,68 до 0,51, а время затвердевания центральной зоны (с момента окончания стояния температуры ликвидус) уменьшается от 17 до 8,5 с при переходе от атмосферного давления к механическому в 320 МПа.
Относительное перемещение пуансона (верхнего торца отливки) в момент окончания затвердевания отливки (h/H)з = 0,07 при номинальном давлении рн = 160 МПа и 0,092 при рн = 320 МПа.
Данные для сплава АК5М7 следующие — в условиях атмосферного давления они затвердевают в течение 27…29 с, под давлением 240 МПа — 14…15 с и под давлением 320 МПа — 12…12,5 с [1–3].
На рисунке 1 (кривая 1) показано изменение времени затвердевания отливок из сплава АК7М6 при повышении давления прессования [4]. Видно, что наибольшее уменьшение времени затвердевания отливок наблюдается в области давлений от атмосферного до 150…160 МПа, при последующем повышении давления время затвердевания также уменьшается, но в значительно меньшей степени.
Рисунок 1. Зависимость от давления времени затвердевания отливок:
1 — сплав АК7М6 без добавки свинца; 2 — сплав АК7М6 с добавками
2, 4 и 6 % Рb (заштрихованная область)
Выводы
Добавка свинца в сплав АК7М6 приводит к уменьшению времени затвердевания слитков (рисунок 1). Уменьшение времени затвердевания слитков из сплавов с добавками свинца, по-видимому, связано с изменением условий теплообмена на границе раздела «отливка — форма» из-за вытеснения части свинца в зазор между поверхностью отливки и матрицей, а также с отводом части теплосодержания сплава вместе с потоком свинца из внутренних зон к наружным.