Силумин (сплав): состав, свойства

Группа литейных сплавов, основой которых является алюминий, содержащая кремний от 4 до 22%, называется силумином. Сплавы обладают высокой стойкостью к коррозии во влажной среде и морской воде. В состав силумина (сплава) также входит малое количество примесей марганца, цинка, титана, железа, меди и кальция. Они имеют хорошие литейные и механические свойства, их легко резать. Внешний вид материала больше напоминает чугун, и распознать его, не имея опыта работы с ним, сложно.

Основные свойства

По свойствам его часто сравнивают со сталью (нержавеющей). Следует отметить, что он по сравнению с последней имеет меньший удельный вес. Силумины – это сплавы алюминия с кремнием. Обладают следующими свойствами:

• удельной прочностью. Показатели сплава и сталей близки по значениям, но, учитывая, что вес силумина меньше, конструкции из него выигрышнее;
• устойчивостью к износу;
• антикоррозийностью. На поверхности металла образуется защитная пленка, которая оберегает его от негативного влияния окружающей среды;
• низким удельным весом, равным 2,8 г/см³;
• пластичностью. При заливке в формы из сплава получают детали, имеющие сложные конфигурации. Благодаря хорошей жидкотекучести процесс литья удешевляется;
• невысокой температурой плавления. Она равна примерно 6000 градусов по Цельсию, что значительно ниже, чем температура плавления стали. Это свойство также оказывает влияние на литье и удешевляет стоимость проводимых работ;
• доступной ценой.

Перечисленные свойства силумина (сплава) показывают, что этот материал выгодно использовать при производстве различных изделий. Следует, однако, отметить, что он обладает повышенной хрупкостью. При падении деталь, изготовленная из силумина, может треснуть.

Маркировка

Силумины – это сплавы на основе алюминия. В них добавляют кремний и некоторые другие элементы для улучшения свойств. Для быстрого и точного подбора материала с определенным составом и процентным содержанием входящих элементов разработали маркировку сплавов.

Она включает в себя сочетание цифровых и буквенных символов. Буквами указывают входящие в состав компоненты, а цифрами – их процентное содержание, кроме алюминия. Буквы располагаются в порядке убывания процентного содержания элемента. Запись АК12Ц3 означает, что сплав содержит 12% кремния, 3% цинка, а все остальное – 85% – алюминий.

Виды силумина

Силумины в цветной металлургии делятся на:

• Деформируемые (доэвтектические и эвтектические). При литье доэвтектические сплавы используют легированные только кремнием 4–10%. Иногда допускается небольшое количество примесей из меди и марганца. Эвтектика имеет около 13% кремния.
• Литейные (заэвтектические). Они обладают повышенной жидкотекучестью, что обеспечивает изготовление отливок, имеющих сложную форму и тонкие стенки, низкую усадку, невысокую склонность образовывать трещины. Содержание кремния доходит до 20%.

Ремонт изделий из силумина

Силумин – это сплав, обладающий повышенной хрупкостью, поэтому изделия из него при эксплуатации могут треснуть.

Для их восстановления применяют эпоксидный клей. Внешний вид восстановится, но использовать его при больших нагрузках не стоит. Для склеивания следует:

• обезжирить то место, на которое будет наноситься клей, дать подсохнуть;
• развести клей в соответствии с приложенной инструкцией и нанести на обезжиренную поверхность;
• плотно соединить сломанные части и забыть о них на сутки.

Ремонт сваркой

В некоторых случаях поврежденное изделие лучше подвергнуть сварке. Эту процедуру проводят самостоятельно в домашних условиях или обращаются к специалисту. При проведении работ температура материала повышается, вследствие этого на сплаве появляется оксидная пленка, препятствующая соединению частей изделия. Для устранения этих негативных явлений для сварки используют аргон, обеспечивающий защиту от отрицательных факторов. Для работы необходимо:

• подготовить неплавящиеся вольфрамовые электроды и припой для сварки конструкций из алюминия;
• обезжирить поверхность;
• изделие зафиксировать;
• разогреть поверхность до 220 градусов по Цельсию. Для отвода тепла свариваемую деталь положить на стальную прокладку;
• сварить шов, используя переменный ток;
• произвести обработку швов для эстетики внешнего вида.

Изделие готово к эксплуатации при небольших нагрузках.

Применение

Низкая стоимость в сочетании с технологичностью дает возможность сплав силумин, в состав которого входят алюминий с кремнием, широко применять в народном хозяйстве:

• машиностроении – поршни, детали для корпуса, цилиндры, двигатели;
• авиастроении – блоки цилиндров, поршни для охлаждения, авиационные узлы;
• оружейном деле – коробки для стволов, узлы для пневматических винтовок;
• газотурбинном оборудовании – генераторы, теплообменники;
• изготовлении бытовых приборов – кастрюли, сковородки, казаны, коптильни;
• скульптурной технике.

В составе силумина (сплава) могут присутствовать добавки цинка, титана, железа, калия, меди в небольших количествах. Все его марки обладают значительными литейными качествами, жидкотекучестью, и просто свариваются. Сплаву присущи износостойкость и прочность, но он является хрупким материалом. Изделия из силумина выдерживают большую нагрузку, но при падении могут расколоться. В этом заключается главный недостаток материала.

Группы сплавов

Существует несколько групп силумина, связанных с его применением:

1. Эвтектический. Его маркировка АК12, относится к литейным сплавам, содержит 12% кремния. Для него характерна стойкость к коррозии, небольшая литейная усадка, значительная твердость, герметичность. Применяется для отливки аппаратуры, деталей техники, приборов сложной формы. Из-за хрупкости не рекомендуется отливать ответственные детали для работы под нагрузкой.
2. Доэвтектический. Маркируется АК9ч, имеет высокие литейные технологические свойства, коррозийную стойкость и механическую прочность. Применяется для изготовления сложных деталей крупного и среднего размера. Сохраняет свойства при температуре до 200 градусов по Цельсию. Крупногабаритные детали из него работают под большой нагрузкой.
3. Заэвтектический. Высоколегированный сплав АК21М2 отличается высокой жаропрочностью и износоустойчивостью. Используется для изготовления фасонных отливок. Идет для изготовления поршней, работающих в среде повышенных температур.

Заключение

Силумин – сплав, в составе которого алюминий является основным элементом. Добавка из кремния делает материал твердым и износоустойчивым. При получении силумина методом литья не образуется трещин. Нет ни одной отрасли народного хозяйства, где бы не использовались алюминиевые сплавы.

Силумин применяют для изготовления корпусов огнестрельного оружия, запчастей к автомашинам, мотоциклам, морским судам, посуды. Все сплавы алюминия с кремнием называют силуминами. И все они обладают разными свойствами. Это зависит от содержания в составе силумина (сплава) кремния, который может составлять 4–22% общего объема. Чем больше его в сплаве, тем он тверже, но в то же время становится и более хрупким.

fb.ru

Технология литья автомобильных деталей из модифицированных силуминов

Библиографическое описание:

Расулов С. А., Тураев А. Н., Саидходжаева Ш. Н., Брагина В. П. Технология литья автомобильных деталей из модифицированных силуминов // Молодой ученый. — 2018. — №18. — С. 87-88. — URL https://moluch.ru/archive/204/49930/ (дата обращения: 20.11.2018).



На одном из предприятий концерна «Узавтопром» отливки различных деталей двигателей автомашин изготавливаются из высококремнистых алюминиевых сплавов с содержанием кремния более 10 %. Изготавливаются детали крышки корпусов, компрессоров и другие детали с толщиной стенки отливок от 1 до 6 мм. Литьем под давлением получают детали массой от нескольких граммов до десятки килограммов, причем большинство деталей сложной конфигурации. Этот способ по точности размеров, чистоте поверхности отливок, по производительности значительно выше других способ изготовления отливок. Большой выбор машин литья под давлением, качественные пресс-формы дают возможность получат сложные отливки типа блоке цилиндров автомобилей. Отливки можно получат с готовыми отверстиями, резьбой, цифрами и надписями.

При этом способе жидкий металл поступает в пресс-форму перед заливкой металла нагревают до температуры 700–750⁰С и охлаждают водой во время заливки [1]. Литьем под давлением можно получать заготовки с максимальным приближение по массе и размерам к готовой детали.

В машинах литья под давлением усилие запирание форм должно быть в 10–20 раз больше усилия запрессовки литья в форму. Высокое усилие запирания является главной характеристикой машин литья под давлением [2].

При литье под давлением обеспечивается высокий коэффициент использования металла и получаемые детали в массовом производстве по себестоимости ниже, чем при изготовлении их другими способами литья.

В отличии от способа литья в кокиль поверхность пресс-формы при литье под давлением не имеет покрытия. На машинах с горячей камерой, камера прессования располагается в тигле литьевой машины.

Для измельчения зерна алюминиевый сплав модифицируется, в жидкий расплав добавляются соли натрия. Введение в расплав натрия осуществляется при взаимодействии смеси солей модификатора с расплавом по реакции [3]:

3NaF+Al=AlF₃+3Na

при модифицировании двойным флюсом:

67 % Na и 33 % NaCl

при модифицировании тройным флюсом:

62,5 % NaCl+25 % NaF и 12–14 % KCl

В нашем случае модифицируется универсальным флюсом 31–63 % NaCl; 24–26 % NaF; 12–14 % KCl, количество добавляемого модификатора 2 %, модифицирование производится при температуре 720–740^оС, сопровождается угаром элементов и насыщением сплава алюминия газами.

Механические свойства сплава зависят от химического состава, технологии модифицирования, способа литья, термической обработки. Получаемый алюминиевый сплав обладает высокой пластичностью, прочностью, по сравнению с другими алюминиевыми сплавами. Структура получаемых алюминиево-кремниевых сплавов состоит из мелкозернистой эвтектики c прочностью порядка 135–145 МПа. После модифицирования сплав имеет более высокую износостойкость, обрабатываемость резанием, достаточные литейные и коррозионостойкостные свойства.

Плавка сплавов производится в 5 тонных газовых алюминиевоплавильных печах. Химический состав выплавляемого алюминия: Si — (10–13) %; Mg — (0,3–0,5) %; Cu — (1,0–1,2) %; Mn — (0,3–0,4) %. Шихта для плавки алюминиевых сплавов состоит 60 % первичных чушковых сплавов алюминия, остальное бракованные отливки, литники, выпары, облой и другие виды отходов собственного производства. Перед началом плавки газовая печь тщательно очищается от остатков предыдущей плавки и следов расплава. Загрузка шихтовых материалов производится сверху, печь закрытая, перед плавкой нагревается до 650–700

оС и жидкий металл заливается в тигель машины литья под давлением, где температура металла поддерживается не ниже 700^оС с помощью электроподогрева.

После плавки и модифицирования качество модифицирования определяется по излому технологической пробы.

Для обеспечения высокой точности и качества отливок принята технология изготовления их в машинах литья под давлением с вертикальной камерой прессования. При этом способе жидкий металл поступает в пресс — форму под давлением до 3000∙10⁵ Па, для обеспечения высоких требований по плотности, прочности и герметичности отливок [4].

В машине литья под давлением многие операции автоматизированы, как смазка пресс — формы, обрезка облоя, подача отливок в тару и другие. Производительность машины зависит от продолжительности затвердевания, охлаждения до температуры удаления отливки из пресс — формы и может достигать до 80 запрессовок в час.

Основным видом брака при литье под давлением является газовая пористость, в результате захватывания воздуха при высоких скоростях запрессовки металла в пресс-форму и усадочные раковины в тепловых узлах. Точность размеров отливок, получаемых литьем под давлением, зависит от точности изготовления пресс-формы. Усадки сплава, для алюминиевых сплавов примерно 0,4–0,5 %. Точность получаемых отливок 0,95 и выше к готовой детали по массе.

Литература:

1. Г. А. Косников Основы литейного производства издательство СПБГТУ, 2001с, 210с.
2. А. М. Липницкий Справочник книга рабочего-литейщика Лениздат. 1981г., 236с.
3. Гини Э. Ч., Зарубин А. М., Рыбкин В. А. Технология литейного производства, Специальные виды литья. М., Академа, 2005, 350 с.
4. Институт металловедения и технологии металлов БАН, Институт проблем литья АН УССР. Новое в литье с противодавлением. София, изд. Болгарский АН, 1978., 180 с.

Основные термины (генерируются автоматически): давление, жидкий металл, машина литья, способ литья, готовая деталь, химический состав, литье, модифицирование, плавка, сплав.

moluch.ru

Эвтектические силумины: сплавы алюминия с кремнием

Силуминами называют группу алюминиевых сплавов с относительно большим содержанием кремния. Часто под силуминами подразумевают более узкую группу сплавов с содержанием кремния 12-13 %. Это:

• эвтектические силумины, которые также называют обычными или нормальными силуминами.

Бывают также:

• доэвтектические силумины (с содержанием кремния 4-10 % с добавками меди, магния и марганца),
• изностойкие заэвтектические силумины (с содержанием кремния до 20 % с добавками меди, магния и никеля), а также
• специальные силумины, например, цинковистый силумин.

Эвтектические силумины

Эвтектические силумины имеют содержание кремния в интервале от 10 до 13 %, умеренные прочностные свойства, но довольно высокое для литейных сплавов удлинение. Главное их преимущество перед другими литейными алюминиевыми сплавами, в том числе и другими типов силуминов — очень хорошие литейные свойства и, в первую очередь — высокая жидкотекучесть. Эти литейные сплавы очень хорошо подходят для литья тонкостенных, сложных по форме, герметичных, стойких к вибрации и ударным нагрузкам изделий.

Литье эвтектических силуминов

Из всех алюминиево-кремниевых сплавов эти сплавы, содержащие около 13 % кремния, имеют самую лучшую жидкотекучесть. Эти сплавы имеют свои технологические особенности.

В случае свободного затвердевания эти сплавы образуют плотную, колоколообразную поверхность на верхней части слитка. При этом типе затвердевания кристаллизация начинается с формирования твердой оболочки, которая затем растет вглубь отливки. У этого типа сплава имеется только два состояния — «твердое» и «жидкое». Полное затвердевание отливки происходит при эвтектической температуре около 577 С.

Модифицирование силуминов

Эти эвтектические силумины могут быть модифицированы натрием. Модификацию натрием обычно применяют при литье в песчаные формы и литье в кокиль, если к отливкам предъявляются повышенные требования к удлинению литой микроструктуры. Как правило, литейные сплавы для литья в песчаные формы и литья в кокиль всегда применяют в модифицированном химическом составе.

Влияние железа на силумины

Химическая стойкость, а также стойкость к воздействию атмосферы, в том числе, морской, повышается с повышением чистоты применяемого сплава. Поэтому в таких областях применения как пищевая промышленность или судостроение применяют только первичные алюминиевые сплавы. Удлинение литой микрострукутры в значительной степени зависит от содержания железа и других примесей. Поэтому, для того, чтобы гарантировано получать высокие прочностные характеристики отливок, применяют только первичные сплавы с минимальным содержанием железа и других примесей.

Термическая обработка силуминов

Эти сплавы не имеют способности к термическому упрочнению за счет механизма старения. Однако при литье отливок в песчаные формы и литье в кокиль из литейных сплавов с небольшим содержанием меди и магния иногда может быть достигнуто улучшение пластичности с . Это достигается путем отжига при температуре 520-530 С для образования твердого раствора легирующих элементов с последующим охлаждением в холодной воде.

Силумины в стандартах EN 1676 и EN 1706

Химический состав литейных алюминиевых сплавов задают два европейских стандарта:

• EN 1676 — для литейных алюминиевых сплавов в чушках и
• EN 1706 — для литейных алюминиевых сплавов в отливках.

Основные эвтектические силумины по стандартам EN 1676 и EN 1706 представлены на рисунке 1. В стандартах EN 1676 и EN 1706 и к цифровому обозначению, и к химическому обозначению сплава добавляются «приставки» EN AB- и EN AC-, соответственно. Например, для сплава 44200 это выглядит так:

EN AB-44200 и EN AC-44200;
EN AB-Al Si12(a) и EN AC Al Si12(a).

Рисунок 1 – Химический состав эвтектических силуминов
по EN 1676 и EN 1706
(для увеличения — кликнуть по картинке)

Эти стандарты разрешают очень широкий интервал главного легирующего элемента кремния — от 10,5 до 13 %. Практический интервал содержания кремния составляет от 12,5 до 13,5 %, а также слегка доэвтектический интервал от 10,5 до 11,2 %.  Важно, что сплавы из этих двух интервалов проявляют совершенно различное поведение при затвердевании. При промежуточном интервале содержания кремния от 11,5 до 12,5 % существует большой риск образования усадочной пористости. Поэтому применение сплавов в этом интервале не рекомендуется.

Эвтектические силумины в ГОСТ 1583-93

ГОСТ 1583-93 определяет требования для обоих типов алюминиевых литейных сплавов: и в чушках, и в отливках.

Все силумины в чушках имеют состав по кремнию близкий к эвтектическому – от 10 до 13 %.

По возрастанию содержания железа (и других примесей) силумины в чушках (из бывшего ГОСТ 1521-68) располагаются в следующем порядке:

• АК12оч (СИЛ-00) – содержание железа до 0,20 %;
• АК12пч (СИЛ-0) – содержание железа до 0,35 %;
• АК12ч (СИЛ-1) – содержание железа до 0,50 %;
• АК12ж (СИЛ-2) – содержание железа до 0,7 %.

Из сплавов, которые применяются и в чушках, и в отливках, к эвтектическим силуминам относится сплав АК12 (АЛ2). Допустимое содержание железа в этом сплаве зависит от типа изделия (чушка или отливка), а также метода литья. При литье в песчаные формы и по выплавляемым моделям допустимое содержание железа должно быть не более 0,7 %, а при литье под давление – не более 1,5 %.

Свойства эвтектических силуминов

Технологические, физические и механические свойства эвтектических силуминов, а также типичные технологические параметры их литья  представлены на рисунках 2, 3, 4 и 5.

Рисунок 2 – Литейные и другие технологические свойства
эвтектических силуминов

Рисунок 3 – Физические свойства эвтектических силуминов

Рисунок 4 – Механические свойства эвтектических силуминов

Рисунок 5 – Типичные технологические параметры литья
эвтектических силуминов

Источник: Aleris International, 2014

aluminium-guide.ru

Силумин — что это?

Силумин, один из наиболее востребованных сплавов на основе алюминия. Кремень, который добавляется к алюминию, обеспечивает сплав твердостью и износоустойчивостью.

На сегодняшний день практически нет такой отрасли промышленности или сферы деятельности, где бы ни применялось алюминиевое литье. Из силумина изготавливают посуду, запчасти к автомобилям, судам и мотоциклам, корпусы для огнестрельного оружия и многое другое.

Особенности силумина

Силумином принято называть все сплавы алюминия с кремнием, однако не все они обладают одинаковыми свойствами. Содержание этого химического элемента в готовом сплаве может быть от 4 до 22 процентов от общего объема. Чем больше процент содержания кремния, тем более твердым получается сплав, но при этом повышается хрупкость материала.

Основными достоинствами силумина являются:

• прочность;
• износостойкость;
• легкий вес;
• устойчивость к коррозии;
• низкая стоимость.

Именно благодаря сочетанию всех этих качеств, изделия из силумина пользуются большой популярностью.

К недостаткам этого сплава можно отнести его хрупкость. Изделия из него могут выдержать высокую механическую нагрузку, однако если их уронить, то они могут треснуть.

Маркировка силумина

Для обозначения сплавов была разработана специальная система обозначения. Для написания марки используют буквы и цифры, например АК12 или АК9Ц7. Буквы обозначают название химического элемента. Поскольку алюминий является основой сплава, то его обозначают первым, дальше указывается название добавки и её процентное содержание. Например, кремний 12% или кремний 9%, цинк 7%.

Алюминиевый сплав с кремнием обладает высокой текучестью в расплавленном состоянии и хорошей свариваемостью. При литье силумины дают малую усадку, что позволяет снизить вероятность возникновения усадочных трещин.

Для того что бы сплаву алюминия с кремнием придать дополнительные свойства силумины модифицируют примесями, для этого используют железо, медь, литий, натрий и некоторые другие.

Ремонт изделий из силумина

В случае возникновения трещин и разломов можно попытаться отремонтировать силуминовую деталь. Чаще всего для этих целей используют эпоксидный клей, но если изделие должно выдерживать нагрузки, то лучше воспользоваться сваркой. Правда, не все силуминовые сплавы можно сварить, некоторые просто расплавятся.

Для проведения сварочных работ необходимо использовать аргон и специальные припои для сварки алюминия.

Смотрите также:

Как проверить тэн стиральной машины http://euroelectrica.ru/kak-proverit-ten-stiralnoy-mashinu/.

Интересное по теме: Как работает система видеонаблюдения

Советы в статье “Что такое контрольно измерительные приборы” здесь.

Испытания детали из силумина смотрим в видео:

euroelectrica.ru

это… Силумин: описание, химические свойства и применение

В настоящее время практически во всех отраслях используется сплав из алюминия. Его применяют всюду, начиная от производства посуды, и до изготовления запчастей для автомобилей.

Силумин

Начать стоит с того, что существует несколько различных сплавов, в которых используется алюминий. Однако именно этот считается наиболее востребованным среди прочих. Силумин – это следующая ступень после алюминия. Получают его при помощи сплава кремния, добавленного в этот химический элемент. Совмещение этих двух элементов обеспечивает полученный сплав повышенной твердостью, а также повышенной устойчивостью к износу деталей, полученных из сплава.

Содержание кремния в таких сплавах колеблется от 4 до 22%. Также стоит сказать, что могут добавляться еще некоторые элементы. К ним относят медь, цинк, титан, железо или кальций. Также известно, что в состав силумина входит от 5 до 14% силиция.

Свойства силумина

Важно, что силумин – это все сплавы, которые были получены на основе кремния и алюминия, но необходимо понимать, что не все конечные материалы обладают одними и теми же свойствами. Нужно знать, что с повышением процента содержания кремния, повышается итоговая прочность материала, но при этом растет и его хрупкость. К основным преимуществам, которые можно выделить у этого сплава относят:

• Высокая прочность.
• Малый физический вес.
• Высокая устойчивость материала к износу.
• Устойчивость также и к коррозии.
• Одно из важных преимуществ – это цена силумина, которая считается довольно низкой. Допустим, кухонные принадлежности из этого материала стоят от 250 р. до 2000-3000 р.

Все эти преимущества в совокупности и смогли обеспечить высокую популярность данного материала.

Недостаток у этого материала лишь один – это его повышенная хрупкость. Если говорить о механическом воздействии, то силумин способен выдержать высокие нагрузки, однако если, к примеру, уронить изделие из этого сплава, то оно, скорее всего, треснет. Также стоит отметить, что температура плавления силумина не слишком высокая – всего 580 градусов по Цельсию.

Маркировка

Так как силумин – это сплав алюминия и кремния, а также всего лишь одна из его разновидностей, то была разработана специальная маркировка, которая позволяет быстро и легко определить процентное содержание компонентов, а также, какие именно химические элементы использовались при изготовлении сплава. Для того чтобы поставить маркировку на сплав силумина, используют буквенные и цифровые обозначения. К примеру, АК12 или же АК9Ц7. Первая буква всегда указывает на содержание алюминия в сплаве, а вторая на содержание кремния. Цифры говорят о том, какое именно процентное соотношение этого химического элемента в силумине. В данном случае это 12%. Так как могут добавляться и другие элементы, их буква также указывается. Во втором примере показана маркировка алюминия – А, кремния – К 9% и цинка – Ц 7%.

Также важно отметить, что сплав обладает повышенной текучестью в расплавленном состоянии, а также хорошей свариваемостью. Если учитывать, что температура плавления силумина всего 580 градусов по Цельсию, то это можно отнести к списку преимуществ материала.

Виды силумина

Чаще всего говорят о том, что силумин – это сплав алюминия и кремний. Однако это не совсем верное утверждение. Такое название носят сплавы, в которых содержание такого элемента, как кремний, находится в районе 12-13%. Такую группу сплавов принято называть эвтектическими, нормальными или же обычными силуминами. Однако есть еще одна классификация этого материала.

• Первый вид сплава называется доэвтектическим. Характерной особенностью этой группы является то, что содержание кремния в процентном соотношении всего от 4 до 10% от общего количества. Кроме того, могут быть добавлены такие элементы, как магний, марганец или медь.
• Группа износостойких силуминов – содержание кремния повышается до 20% от общего количества сплава.
• Для выполнения конкретно поставленных задач изготавливают специальные сплавы силуминов, к примеру, цинковистый.

Свойства нормальных силуминов

Первая группа силуминов из алюминия – это эвтектические. Их прочностные параметры довольно малые, однако преимущество этого типа в другом. Она обладают отличными литейными параметрами. Материалы из такого сплава применяются в литье тонкостных изделий, которые в будущем будут применяться в среде повышенной вибрации или под действием ударных нагрузок.

Также важно отметить, что при литье этой группы сплавов, к ней могут быть предъявлены такие требования, как удлинение микроструктуры. Чтобы выполнить это требование, необходимо при операции литья в кокиль или же в форму модифицировать силумин натрием.

Также важно отметить, что высокой устойчивостью к воздействию на сплав агрессивной среды обладают только те, которые характеризуются высокой чистотой состава. Другими словами, в таких материалах должно быть минимальное содержание разнообразных примесей, таких как железо и прочие.

Группы сплавов

Существует несколько групп, на которые подразделяется силумин. Это разделение осуществляется по применению этого материала для различных целей.

Эвтектический силумин, который имеет маркировку АК12, то есть всего лишь 12% содержания кремния, а также не упрочняется термической обработкой и не образуется усадочной прочности, рекомендуется использовать для изготовления герметичных деталей приборов или агрегатов невысокой нагруженности.

В качестве примера доэвтектического силумина можно взять сплав АК9ч. Для его изготовления уже применяется закалка при температуре в 530 градусов со временем выдержки от 2 до 6 часов. После этого идет процесс охлаждения материала в горячей воде и активизируют процесс старения при температуре в 175 градусов, который длится в течение 15 часов. Применение силумина этой группы осуществляется для изготовления нагруженных и крупногабаритных деталей.

Третья группа сплавов – это высоколегированный заэвтектический силумин, маркировка которого АК21М2. Принадлежность этого материала – поршневая группа сплавов. Этот материал предназначается для работы в среде с повышенными температурами, так как выделяется повышенной жаропрочностью, высоким коэффициентом износоустойчивости.

Ремонт

Так как может случиться, что появятся трещины или же разломы на деталях из этого сплава, то есть возможность проведения ремонтных работ. Чаще всего для проведения этого типа работ применяют специальное вещество – эпоксидный клей. Однако в том случае, если деталь должна будет эксплуатироваться в среде с повышенными нагрузками, лучше всего использовать сварку. Однако необходимо учитывать состав сплава, так как далеко не все они способны выдержать температуру работы сварочного аппарата, некоторые из них могут просто расплавиться.

Сварка

Ремонт силумина в домашних условиях при помощи аргонодуговой сварки считается наиболее простым способ. Однако все признают, что лучшим решением для ремонта деталей все же будет обратиться к профессионалам, но и самостоятельная сварка также вполне реальна. Важно отметить, что работа аргонодуговой сварки должна осуществляться в среде инертных газов.

Чаще всего для достижения этой цели используют непосредственно аргоновый газ, однако в некоторых случаях возможно использование смеси аргона с гелием. Также важно отметить, что после проведения сварочных работ по ремонту деталей из силумина, все сварочные швы необходимо подвергнуть обработке. После этой процедуры швы будут практически незаметны.

fb.ru

Доэвтектические силумины: алюминий для колесных дисков

Европейский алюминиево-кремниевый сплав Al Si11 (44000) с содержанием кремния чуть ниже эвтектического (от 10,0 до 11,8 %) широко применяется для изготовления колесных дисков методом литья под низким давлением.  На его основе, специально для изготовления литых колесных дисков, были разработаны сплавы:

• Silumin-Kappa Sr (10,5-11,0 % кремния) и
• Silumin-Beta Sr (9,0-10,5 % кремния).

Химический состав этих алюминиевых сплавов представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 – Химический состав доэвтектических силуминов для колесных дисков

Литье доэвтектических силуминов

Эти алюминиевые литейные сплавы:

• обладают хорошей жидкотекучестью,
• высокую пластичность и
• хорошую коррозионную стойкость.

Литейный сплав Silumin-Kappa Sr имеет оптимальное содержание кремния от 10,5 до 11,0 %. У сплава Silumin-Beta Sr интервал содержания кремния составляет от 9,0 до 10,5 %.

Рисунок 2 — Технологические и функциональные свойства
доэвтектических силуминов

Рисунок 3 — Физические свойства силуминов

Рисунок 4 — Механические свойства силуминов

Как правило, эти сплавы модифицируют стронцием еще на этапе производства чушек, и поэтому они не требуют этой модификации непосредственно в литейном производстве. Добавки стронция в эти сплавы составляют от 0,020 до 0,030 %.

Модификация эвтектического кремния, то есть формирование модифицированной микроструктуры необходимо для повышения пластичности литой структуры колесных дисков, которые производят из этих сплавов. Уровень содержания железа и других примесей сильно влияет на пластичность литой структуры – показатели относительного удлинения.

Влияние магния на силумины

При необходимости эти литые сплавы могут иметь содержание магния между 0,05 и 0,45 %. С увеличением содержания магния незначительно повышается прочность сплава, а пластичность также незначительно снижается. С другой стороны, добавки магния улучшают обрабатываемость этих сплавов резанием, так как способствуют образованию стружки и ее удалению при механической обработке колесных дисков.

Это дает колесным дискам более привлекательный внешний вид. Кроме того, магний повышает стойкость дисков к коррозии, но снижает адгезию защитных лакокрасочных покрытий к поверхности колесного диска.

Термическая обработка силуминов Beta и Kappa

Только некоторые из сплавов типа  Silumin-Beta являются термически упрочняемыми.  Термическое упрочнение колесных дисков из сплавов  Silumin-Kappa вообще не рекомендуется из-за возможного частичного охрупчивания, что может снизить усталостную прочность материала.

Рисунок 5 – Термическая обработка отливок

Силумин  Al Si7Mg для колесных дисков

Термически упрочняемые алюминиевые колесные диски изготавливают из алюминиевого сплава Al Si7Mg (коммерческое название – Pantal 7). Тип затвердевания этого сплава – доэвтектический. В ходе затвердевания происходит переход из жидкого состояния в кашеобразное. При последующем затвердевании алюминиевые дендриты прорастают в жидкий расплав. Они образуют переплетающуюся сеть, а полости между ними заполняются высокотекучей эвтектикой AlSi, которая потом затвердевает. Если подпитка этих “пустот” по каким-то причинам не достаточна, то возникают дефекты типа микропористости. Интервал затвердевания составляет около 35-40 °С.

Очистка расплава силумина

Очистку расплава сплавов такого типа проводят только продувкой инертными газами или путем вакуумной обработки. Обработка расплава материалами, содержащими хлор, не допускается, так как при этом происходит вымывание стронция из расплава.

Рисунок 6 — Типичные технологические параметры литья

См. также

Сварка алюминиевых дисков

Литые алюминиевые диски

Кованые алюминиевые диски

aluminium-guide.ru

Литье силумина

     Литье алюминия.

 

     Алюминий отличают низкая плотность, высокие тепло– и электропроводность, хорошая коррозийная стойкость во многих средах за счет образования на поверхности металла плотной оксидной пленки Аl203. Технический отожженный алюминий АДМ упрочняется холодной пластической деформацией.

     Алюминий высокопластичен и легко обрабатывается давлением, однако при обработке резанием возникают осложнения, одной из причин которых является налипание металла на инструмент.

     В зависимости от того, какие примеси присутствуют в алюминии, наблюдаются изменения его коррозионных, физических, механических и технологических свойств. Большинство примесей отрицательно сказываются на электропроводности алюминия.

 

     Наиболее распространенные примеси: железо, кремний.

•    Железо, наряду с электропроводностью, снижает пластичность и коррозионную стойкость, повышает прочностные свойства алюминия. Присутствие железа в сплавах алюминия с кремнием и магнием отрицательно сказывается на свойствах сплава. Только в тех сплавах алюминия, где присутствует никель, железо считается полезной примесью.

•      Наиболее распространенная примесь в алюминиевых сплавах – кремний. Данный металл, а также медь, магний, цинк, марганец, никель и хром вводят в алюминиевые сплавы как основные компоненты. Соединения CuAl2, Mg2Si, CuMgAl2– эффективно упрочняют алюминиевые сплавы.

 

      Основные легирующие элементы в алюминиевых сплавах.

• Марганец повышает коррозионную стойкость.
• Кремний является основным легирующим элементом в ряде литейных алюминиевых сплавов (силуминов), поскольку он участвует в образовании эвтектики.

• Ni, Ti, Сг, Fе повышают жаропрочность сплавов, затормаживая процессы диффузии и образуя стабильные сложнолегированные

упрочняющие фазы.

• Литий в сплавах способствует возрастанию их модуля упругости.

 

Вместе с тем магний и марганец снижают тепло–  и электропроводность алюминия, а железо – его коррозионную стойкость.

 

Разливка сплавов.

 

Непосредственно из печи расплав в формы заливают очень редко. Обычно сплав выдается в ковши, при помощи которых  он заливается в формы.

Ковши изготавливают из листовой стали толщиной 2-15мм и более. Емкость ковшей колеблется в очень широких пределах от 10кг до 50 тонн.

Ковши емкостью до 300кг футеруют огнеупорным составом слоем в 20-40 мм, состоящим из 4 частей кварцевого песка, 1 части огнеупорной глины и 0,5 части воды.

Крупные крановые, а также все барабанные ковши футеруют огнеупорным кирпичом. Связывание кирпичей производят огнеупорными составами на основе огнеупорных клеев типа КФФГ, КОВ и др.  После футеровки щели между кирпичами затирают этим же жидким составом.

В зависимости от емкости ковшей их переносят либо вручную, либо механизированными способами при помощи различных транспортных балок, монорельсов, мостовых кранов. Ковши емкостью до 15 кг переносятся одним рабочим, до 60 кг двумя рабочими. При емкости ковша более 60 кг используют механизированные способы перемещения.

 

 

 

ТЕХНО ФОРМА 2014-2018

techno-forma.ru