CC BY
197
ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО
УДК 621.74.047:669.3 Брусницын С.В., Ивкин М.О.
ПРОБЛЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕЛИЙ ИЗ СВИНЦОВЫХ ЛАТУНЕЙ
Аннотация. Рассмотрены причины образования дефектов в деталях, изготовленных из двухфазных свинцовых латуней. Проанализированы причины появления неметаллических включений в слитках свинцовых латуней, получаемых полунепрерывным литьем. Предложены пути повышения качества слитков.
Ключевые слова: свинцовая латунь, неметаллическое включение, оксид, сажевый засор, полунепрерывное литье, слиток.
Свинцовые латуни являются распространенными конструкционными материалами. Латуни, легированные свинцом, хорошо обрабатываются резанием при больших скоростях, из-за чего и получили свое второе название «автоматные латуни». Свинцовые латуни обладают хорошими антифрикционными свойствами вследствие того, что свинец, содержащийся в латуни в качестве легирующего компонента, практически не растворяется в сплаве [1]. За счет этого он равномерно распределяется в структуре сплава в виде отдельных включений по границам зерен. В связи с этим свинцовые латуни используются для изготовления деталей узлов трения. Латуни с содержанием свинца 2-3 мас. % применяют в часовой и автотракторной промышленности. Латуни с более низким содержанием свинца применяют для изготовления крепежных изделий, зубчатых колес, втулок. Проволоку и прутки из двухфазных свинцовых латуней, производимые на заводах по обработке цветных металлов, используют для изготовления сравнительно мелких деталей сложной конфигурации с жесткими допусками по размерам и форме. Например, в автомобильной промышленности изготавливаются жиклеры, ниппели, патрубки, вентили и другие детали. Основные требования потребителей к проволоке и пруткам - хорошая обрабатываемость резанием, выполнение требований по качеству поверхности и отсутствие внутренних дефектов, что обеспечивает повышение стойкости режущего инструмента при обработке свинцовых латуней [2].
Образование мелкой сыпучей стружки является признаком хорошей обрабатываемости резанием. Это обусловлено тем, что образование витой стружки может быть причиной поломки режущего инструмента и способствует более сильному его нагреву.
Проведенные в ОАО «Ревдинский завод по обработке цветных металлов» работы показали, что изменение содержания примесей в регламентированных техническими условиями пределах приводит к большому разбросу значений механических свойств готовых изделий при одинаковых режимах пластической обработки [2].
Однако дефицит и высокая стоимость качественных шихтовых материалов обуславливает необходимость вовлечения в шихту при выплавке свинцовых латуней большого количества вторичных цветных
металлов в виде низкосортного лома и отходов собственного производства. Такая шихта может являться источником нежелательных примесей, таких как кремний, железо, марганец [3, 4].
Анализ рекламаций, поступающих в ОАО «РЗОЦМ», показал, что наиболее часто брак в готовых изделиях возникает по вине дефектов литейного происхождения. Например, был выявлен брак на деталях, изготавливаемых из прутка сплава марки ЛС 59-1. Дефект представлял собой сквозную радиальную трещину (рис. 1), направленную вдоль оси горячештампованной детали. Трещина была выявлена на детали при нарезании резьбы. При металлографическом исследовании поверхности трещины была обнаружена значительная объемная доля неметаллических включений.
Рис. 1. Радиальная трещина на готовом изделии
Неметаллические включения представляют собой оксиды примесей или основных компонентов сплава. Оксиды попадают в металл вместе с шихтовыми материалами, поскольку поверхность низкокачественных ломов всегда окислена. Учитывая факт, что в слитках уже содержатся оксиды, то каждый последующий этап вовлечения возвратов собственного производства ещё больше увеличивает содержание неметаллических включений. При этом оксиды также образуются при окислительном рафинировании расплава, которое практически неизбежно при использовании в шихту низкокачественного лома. Так, для производства слитков из свинцовых латуней часто используют лом кремнистых латуней как наиболее дешевое и доступное сырье на рынке, а также собст-
38
Теория и технология металлургического производства
ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО
венные низкокачественные отходы (стружка, сплески, корольки).
Ещё одной часто встречающейся причиной брака готовых изделий свинцовых латуней является наличие шиферного излома. В литературных источниках [5] указывается, что одной из причин возникновения этого дефекта могут быть включения шлака, которые находятся в слитке в дисперсном состоянии. В ОАО «РЗОЦМ» был выявлен брак на прутке диаметром 30 мм из сплава ЛС 58-2 по причине наличия в нем сажевых включений (рис. 2).
Рис. 2. Раковина размером 2,7*4 мм на прутке из сплава ЛС 58-2
Одновременно с этим при резке слитков сплава ЛС 59-1 и сплава ЛС 58-2 на заготовки отмечен тот факт, что в слитках встречаются включения сажи. Это происходит из-за того, что при полунепрерывном литье медных сплавов сажа используется в качестве покрова расплава в кристаллизаторе. В результате конвективных потоков в лунке жидкого металла, обусловленных падающей струей расплава, происходит захват покровного материала вблизи мениска расплава, вследствие
чего образуются внутренние и поверхностные сажевые засоры [6]. В связи с этим актуальной задачей является замена сажи на альтернативные покровные материалы, например флюсовые композиции.
В настоящее время проводятся работы по подбору оптимального состава флюсов для замены сажи при литье свинцовых латуней с целью устранения дефектов, связанных с попаданием сажи в объем слитка. Кроме того, подбирается оптимальный состав флюса для рафинирования сплавов от примесей, которые могут образовывать неметаллические включения.
Литература
1. Осинцев О.Е., Федоров В.Н. Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки. Справочник. М.: Машиностроение, 2004. 336 с.
2. Свойства прутково-проволочной продукции из двухфазных свинцовых латуней для скоростной обработки резанием на автоматах / Овчинников А.С., Жукова Л.М., Пугачева Н.Б. и др. // Цветные металлы. 2008. № 2. С. 91-98.
3. Тихонов Б.С. Тяжелые цветные металлы и сплавы. Справочник. Т. 1. М.: ЦНИИЭИцветмет, 1999. 452 с.
4. Ефимов Б.Н., Лаврентьев М.И., Чупеева И.Н. Новая марка латуни для производства пишущих узлов // Цветные металлы. 1995. № 8. С. 58-61.
5. Логинов Ю.Н., Буркин С.П. Технология прессования специальных сплавов в решениях задач: учеб. пособие. Екатеринбург: УГТУ, 2000. 69 с.
6. Ивкин М.О., Брусницын С.В., Котов Д.А. Оценка возможности использования флюсовых композиций при полунепрерывном литье свинцовых латуней // Труды одиннадцатого съезда литейщиков России. Нижний Тагил: Изд-во УВЗ, 2013. С. 347-352.
Сведения об авторах
Брусницын Сергей Викторович - д-р техн. наук, ст. науч. сотрудник, проф. ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина», г. Екатеринбург. E-mail: kafedralp@mail.ru
Ивкин Максим Олегович - аспирант ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина», г. Екатеринбург. E-mail: kafedralp@mail.ru
УДК 621.74
Вдовин К.Н., Абенова М.Б.
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ФОРМОВОЧНЫХ СМЕСЕЙ С КРАХМАЛИТОМ
Аннотация. В статье рассмотрена возможность использования экструзионного крахмалореагента (ЭКР) при изготовлении песчано-глинистой формовочной смеси для улучшения ее механических свойств. Показано, что ЭКР существенно улучшает прочность смеси в сыром состоянии, уменьшает зависимость свойств смеси от влажности и другие положительные качества.
Ключевые слова: формовочная смесь, влажность, набухаемость, пластичность, газопроницаемость, ужимины.
№1 (13). 2013
39
