Свойства антифрикционных сплавов на основе алюминия повышаются при применении методов беспористого литья под давлением с использованием кислорода.
Преимущества этого метода литья: повышение плотности отливок, измельчение структуры, расширение конструктивных возможностей, увеличение динамической прочности, герметичности и износостойкости, а также возможность получения ответственных отливок на оборудовании с меньшими усилиями прессования. При этом повышается выход годного по сравнению с кокильным литьем, улучшается качество отливок и повышается производительность труда. Количество окислов, которые образуются при литье под низким давлением с использованием кислорода, составляет 0,2…0,5 %. Установлено положительное влияние небольших добавок бора, титана и кадмия на структуру и свойства эвтектических силуминов в толстостенных отливках, получаемых таким способом. Сплавы АК12М2МгН и АК12ММгН, содержащие 11… 13 % Si и 0,3…0,8 % Mg, имеют плотность 2700…2750 кг/м3. Сплавы с повышенным содержанием Mg (IV группа) имеют низкую плотность, повышенную склонность к окислению и недостаточную износостойкость.
Положительные результаты получения бес пористых отливок из антифрикционных сплавов на основе алюминия позволили использовать эту технологию для изготовления подшипников скольжения и деталей пусковых двигателей. Для повышения служебных свойств этих антифрикционных деталей, ранее отливаемых в кокиль, рекомендованы новые процессы литья под низким давлением и проведена корректировка составов алюминиево-оловянных сплавов и силуминов с высоким содержанием меди, отливки из которых подвергаются старению по режиму Т1 без предварительной закалки.
Медь обеспечивает алюминиево-кремниевым сплавам более высокую твердость, износостойкость и восприимчивость к термической обработке. Дополнительные присадки в эвтектические алюминиево-кремниево-медные сплавы редкоземельных металлов в количестве 0,005… 0,035 % и фосфора в количестве 0,001…0,015 % способствуют измельчению литого зерна и повышению твердости отливок. При таком содержании редкоземельные металлы входят в твердый раствор, а при увеличении присадки в отливках образуются интерметаллидные включения типа RAU, RA12 и др., повышающие их износостойкость, но снижающие пластичность. Модифицирующий эффект фосфора сохраняется более длительное время, чем редкоземельных металлов.
В силуминах, содержащих 16…25 % кремния, увеличение присадки меди с 0,2 до 3,5 % способствует повышению при литье под низким давлением временного сопротивления растяжению с 200…240 МПа до 330 МПа. Такие эвтектические силумины отличаются трещиностойкостью, высокой жидко текучестью и обеспечивает однородную структуру и повышенную износостойкость в толстостенных отливках. Твердость отливок с толщиной стенок 16…24 мм составляет 106… 112 НВ. Примеси марганца в количестве 0,2…0,7 % в алюминиево-кремниево-медных сплавах повышают прочность, твердость и износостойкость отливок, но при этом снижаются литейные свойства. После закалки и искусственного старения износостойких отливок из АК16М2Н и АК20М2Н диаметр дендритных ячеек не превышает 20…40 мкм, а при литье в металлические формы с последующей закалкой и старением (режим Тб) — 10…30 мкм.
Сплав АК20М2Н оказался весьма чувствительным к присадкам и примесям железа и серы, которые заметно снижают пластические свойства сплава в отливках и вызывают огрубение эвтектики. Примеси кальция, натрия, бария и сурьмы в количестве 0,01…0,05 % не оказывают существенного влияния на первичный кремний и эвтектику сплава, а добавки в таком количестве титана и бора измельчают структуру и способствуют повышению износостойкости.
Повышение прочности и твердости легированных эвтектических силуминов в отливках при литье под давлением, очевидно, связано с менее равновесными условиями кристаллизации и формирования структур, что приводит к повышению дисперсности и микрооднородности в распределении компонентов не только между фазами, но и внутри фаз, а также к образованию мелкодисперсных фаз неравновесного состава. Установлено, что структура и микрораспределение элементов по фазам в сплавах зависит не только от химического состава сплава, параметров литья, но и от последующей термической обработки (режимы Т1-Т7).
Пористость отливок, полученных литьем под давлением, является одной из главных причин, влияющих на износостойкость эвтектических силуминов, их прочность и пластичность. Влияние пористости на механические свойства сказывается тем больше, чем меньше толщина стенки отливки. На механические свойства отливок оказывают также влияние содержание неметаллических включений и величина литого зерна сплава. Увеличение концентрации железа и марганца повышает склонность сплава к пористости, а присадки фосфора, бора, РЗМ и титана уменьшают пористость отливок. Склонность к трещин-образованию уменьшается с увеличением концентрации кремния.
Существующая технология получения отливок из алюминиевых сплавов, используемых в авиации и автомобилестроении, включает заливку расплава при 720…740 °С в кокиль, нагретый до 250…270 °С, кристаллизацию и охлаждение в нем до 250…310 °С. Скорость кристаллизации отливок 300…700 °С/мин, а после кристаллизационного охлаждения — от 1…5 до 10… 16 °С/мин. При литье сплава АК6М2 на карусельной машине в условиях форсированного режима охлаждения износостойкость и механические свойства выше, чем при литье с более низкими скоростями охлаждения отливок. Временное сопротивление ств такого сплава после старения (Тс= 190…200 °С, тс= 1,5…2,5 ч) достигает210…270 МПа.
Химический состав алюминиевых сплавов должен соответствовать ГОСТ 1583-93. При отборе, подготовке проб и проведении химических анализов соблюдают требования безопасности в соответствии с ГОСТ 12.2.009, ГОСТ 12.1.005, ГОСТ 12.1.007, а также другой нормативно-технической документацией по безопасному ведению этих работ с учетом использования средств защиты по ГОСТ Р 12.4.013-97, ГОСТ 12.4.021-75.
В качестве износостойких используют сплавы на основе системы алюминий-медь марок АК5Мг, АК8Мг и АМ5 и алюминий цирконий бериллий и алюминий хром марганец марок АЦ4Мг (ГОСТ 1583-93). Для изготовления изделий пищевого назначения рекомендуются сплавы АК7, АК5М2, АК7М2 и АК21М2,5 (ВКЖЛС-2).
Вам также могут быть интересны статьи:
Антифрикционные сплавы на основе цветных металлов Новые сплавы и композиции для работы в узлах трения Сплавы с мелкозернистой структурой Антифрикционные низколегированные чугуны Антифрикционные ковкие чугуны Антифрикционные чугуны для сложнонапряженных литых деталей цилиндропоршневой группы двигателей
(Пока оценок нет)
Загрузка...