Физико-механические свойства материала изделия

Технологические свойства АК12 (АЛ2), по ГОСТ 2685 - 75.

Предел прочности σ_{в -} 14 - 16 кг/см²

Относительное удлинение δ - 2-4%

НВ - 50 кгс/мм²

Температура плавления 577⁰С.

Температурный интервал кристаллизации 577⁰С.

Температура литья 6680 - 720⁰С.

Линейная усадка 0.9%.

Жидкотекучесть при 700⁰С - 420мм.

Склонность к газификации высокая.

Коррозионная стойкость - хорошая

Рабочая температура не более 200⁰С

 

Технология плавки

Перед плавкой печь или тигель тщательно очищают от остатков шлаков и металла от предыдущих сплавов. Тигли изложницы и плавильный инструмент (мешалки, шкребки) очищают от окалины, следов расплава и окрашивают защитной краской. Ковши подогреваются до 500 - 700⁰С.

Загрузка шихты производится в нагретую до 700 - 750⁰ печь. Тигель греют до красного каления. В печь или тигель загружают подогретый черновой силумин - первичный или вторичный, пироплавкие лигатуры и отходы собственного производства.

Магний вводят при температуре 720 - 730⁰С при помощи окрашенного колокольчика. Температура сплава не должна превышать 750⁰.

Алюминиевые сплавы легко окисляются при расплавлении, насыщаются водородом и другими не металлическими включениями. При комнатной температуре алюминий покрывается тонкой 0.01 микрометров плотной пленкой окиси алюминия. При повышенной температуре, особенно выше температуры плавления алюминия (660.5⁰С) толщина этой пленки возрастает. Плотность Al₂O₃ - 3.5г/см³, что выше плотности самого алюминия (2.71г/см³), а температура плавления 2050⁰С.

Al₂O₃ адсорбирует пары воды. Влага разрыхляет структуру окисной пленки и облегчает проникновение газов в металл. Кроме того, прочность пленки снижается, она разрывается, и ее частички опускаются вглубь. При неумелом перемешивании частички окиси алюминия распределяются по массе металла, вызывая ухудшение жидкотекучести и резкое снижение механических свойств.

Для получения высококачественных сплавов плавку ведут под флюсом, применяют рафинирование и модифицирование.

Покровные флюсы должны обладать меньшим удельным весом, чем металл, минимальной гигроскопичностью, легко отделяться от основного металла. Для сплавов алюминия применяются флюсы в виде смесей хлористых и фтористых солей. В зависимости от вида сплавов применяют три вида флюсов:

 

Таблица 5. Состав флюсов для плавки алюминия.

	NaF%	NaCl%	KCl	Na3AlF6%
1	60	25	-	15
2	40	45	-	15
3	30	50	10	10

 

Эти флюсы выпускают в виде таблеток. Принимаем для АЛ2 первый флюс.

Рафинируют, дегазируют и модифицируют сплавы следующим порядком: на поверхность расплавленного сплава высыпают предварительно нагретый до 250 - 300⁰С флюс.

Через 3 - 4 минуты образовавшуюся корку рубят и замешивают в течение 2 - 3 минут. Снимают этот флюс, замеряют температуру и заливают в формы.

Для повышения качества металла можно провести дегазацию - процесс удаления газа из расплава. Этот процесс производится несколькими методами:

1. Выстаивание жидкого металла в атмосфере сухого азота.

2. Путем пропускания через расплав активных и инертных газов (гелий, азот).

3. Обработка расплава титановой стружкой.

Рассчет литниково-питающей системы.

Для литниково-питающих систем I типа применяют способ расчета по модулям охлаждения (приведенным толщинам).

Исходными данными для расчета является модуль охлаждения массивного узла отливки и ее масса.

Модуль охлаждения сечения питателя (отношение площади сечения питателя к его периметру) определяют по формуле:

 

δ_n=2⁴√δ³₀·G³√l_n/δ_cт,

 

где δ₀-модуль охлаждения отливки или ее массивного узла (δ₀=d/6=24/6=4); G - масса отливки, г (100г); l_n - длина питателя, мм; δ_cт - модуль охлаждения сечения стояка (отношение площади сечения стояка к его периметру);

 

δ_cт=2⁴√δ³₀G³√l_n/δ_n

 

Диаметр стояка d_ст находим, пользуясь известными G, δ₀, l_n по таблице.

При весе отливки 100г, δ₀=4, d_ст=30мм; δ_n (при l_n=4мм) =3.75

Значение l_n выбираем из условий сборки блоков моделей и отрезки отливок.

Найдем площадь поперечного сечения питателя из формулы для расчета модуля охлаждения:

Т.к. питатель имеет прямоугольную форму

 

δ₀=а·b·c/2 (a·c+a·b+b·c),

 

где δ₀= δ_n=3.75, b - длинна питателя = 4мм, с - ширина питателя = 3мм,

тогда высота питателя, а = 2мм.

Площадь питателя поперечного сечения питателя = a·c =2·3 = 0.6см²

Диаметр воронки=2.8 от диаметра стоякаD_в=d_ст·2.5=30·2.5=75мм

Высота воронки равна диаметру: h_в=D_в=75мм

Баланс металла.

Масса отливок определяется по массе одной отливки и количеству отливок в форме: m_отл=4·100=400гр. Масса литников и прибылей определяется расчетом объема литниковой системы по размерам и плотности сплава.

 

m_лс= V_лс·ρ_ал2 (ρ_ал2= 2.7г/см³)

V_лс= V_п+V_ст+V_в

V_п=S_п·l_п= 6·4= 0.24см³·4_шт=0.96см³

V_ст=π·r²·h= π·1.5²·6.5= 45.9225см³

V_в=1/3·π·h· (r²+ r₁²+ r·r₁) =1/3·π·7.5· (1.5²+3.75²+1.5·3.75) == 172.209375см³

V_лс= 0.96+45.9225+172.209375=219.091875см³

m_лс= 219.091875·2.7=591.548≈592г

 

Масса брака рассчитывается по принятому проценту брака от массы годных отливок, которая принимается в зависимости от сложности отливки и толщины ее стенок в пределах 3-5%. Принимаем процент брака - 3%: m_б =400·3/100= 12г

Скрап и сливы принимаем - 2%: m_СС=1004·2/100= 20,08г

Угар и безвозвратные потери в зависимости от рода сплава и типа плавильного агрегата 3-6%. Для сплава АК12 (АЛ2) и плавки в печах сопротивления принимаем - 5%: m_у=1004·5/100= 50.2г

 

Таблица 6. Баланс металла на одну форму.

составляющие	масса, кг	%
Годные отливки	x×m=4 0.1=0.4	37
Брак	0.012	3
Литники и прибыли	0.592	55
Залито	1.004	93.5
Скрап и сливы	0.0201	2
Угар и безвозвратные потери	0.0502	5
Всего	1.0743	100