Научная статья на тему 'Возможности повышения эффективности технологии литья под давлением'

Возможности повышения эффективности технологии литья под давлением Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
656
254
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
литье / плавка / газосодержание / балл пористости / экологичность / механические свойства / вакуумирование
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Мацийчук В. В., Корниюк А. Н.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Results of investigations of new die casting process for aluminium alloy AK12 are presented. This process includes using 45% return in charge composition, ecological pure refining materials and vacuumizing.

Текст научной работы на тему «Возможности повышения эффективности технологии литья под давлением»

УДК 669.715.8

ВОЗМОЖНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

В.В. Мацийчук, мл. научн. сотр., Научно-производственное объединение «НИИСЛ» (г. Одесса), А.Н. Корниюк, инженер, Одесский национальный политехнический университет

Аннотация. Представлены результаты исследований по новой технологии литья под давлением алюминиевого сплава АК12, которая включает применение в составе шихты 45 % возврата, экологически чистых рафинирующих материалов и вакуу-мирования.

Ключевые слова: литье, плавка, газосодержание, балл пористости, экологичность, механические свойства, вакуумирование.

Введение

В промышленно развитых странах мира одной из наиболее применяемых технологий получения деталей из легких сплавов (алюминиевые, магниевые) является литье под давлением. Основными потребителями указанных литых деталей являются: транспортное машиностроение - 50 %; различные отрасли промышленности - 20%; строительство товаров народного потребления - 5% [1]. При литье используется автоматизированное оборудование (машины литья под давлением, плавильные печи и др.), алюминиевые сплавы системы А1 - Si, А1 - Si - Си, А1 - Si - Mg, экологически безопасные методы плавки и литья [2].

Анализ публикаций

В Украине насчитывается около 150 предприятий, имеющие цеха или участки литья под давлением и оснащенные от двух до десяти машин литья под давлением. Однако по своему техническому уровню практически все указанные цеха или участки не соответствуют современным европейским стандартам и только 5 % из них имеют международные сертификаты качества, позволяющие выпускать экспортно-ориентированные литые детали по заказам инофирм («Филипс», «Опель», «Артезин» и др.) [3]. Сложившееся положение обусловлено использованием на отечественных предприятиях устаревшего оборудования и технологий [2, 3]. В частности, при плавке алюминиевых сплавов, например системы А1 - Si, используются преимущественно первичные шихтовые материалы, а рафинирование сплава от неметаллических включений происходит с использованием экологически опасных химических материалов (гексахлорэтан, фтористые соли и др.)

[2]. Это не только увеличивает себестоимость литых изделий, но и не позволяет сертифицировать производство в соответствии с требованиями международных стандартов ДСТУ КО серии 9000 [4]. В странах СНГ при литье под давлением обычно используют 15-20 % возврата собственного производства, что обусловлено высоким уровнем газосодержания достигающего в нем 83 см3/100 г [5]. Для получения отливок с высокими технологическими свойствами при литье под давлением их газосодержание должно быть менее 30 см3 [2]. Источником экологических вредностей при литье под давлением являются: аэрозоль алюминия, продукты термодеструкции рафинирующих материалов и смазки пресс-формы [6].

Цель и постановка задачи

Целью исследования является разработка параметров плавки алюминиевого сплава системы Al-Si с использованием в составе шихты 45 % возврата и экологически чистой технологии рафинирования, обеспечивающих получение изделий с механическими свойствами при литье под давлением в соответствии с требованиями ГОСТ 1583-93 и пористостью соответствующей 1-11 баллу (по методике ВИАМ).

В соответствии с поставленной целью необходимо решить следующие задачи:

- изучить влияние материала рафинирующего средства и способа его введения на газосодержа-ние алюминиевого сплава АК12;

- установить взаимосвязь между газосодержа-ни-ем алюминиевого сплава АК12 и его механическими свойствами.

Влияние метода рафинирования алюминиевого сплава АК12 на его газосодержание и механические свойства

Исследования проводились при плавке в печи САТ-0,25 с различными рафинирующими материалами, при температуре рафинирования алюминиевого сплава АК12 равной 740 °С ± 10 °С. Сплав заливался при температуре 720-740 °С для получения образцов: на газосодержание (по методике Гудченко и ВИАМ); для проведения механических испытаний по ГОСТ 1583-93. Химический состав сплава контролировался на приборе «Спектролаб» (Германия). Экологическая опасность химических материалов для рафинирования определялась по классам: I - высокоопасный; II -опасный; III - малоопасный; IV - безопасный. В

опытах исследовались: традиционный отече-

ственный материал для рафинирования (гекса-хлорэтан); импортные химические материалы (DEGASAL Т 200, MIKROSAL АЬТ 100, ЕКОЯАР - 1), вакуум, комбинированный метод (DEGASAL Т 200 + вакуум).

В табл. 1 приведены характеристики экологической опасности различных химических материалов для рафинирования и технология его проведения.

В табл. 2 представлены результаты исследований качества сплава АК12 с содержанием 45 % возврата собственного производства и использования различных режимов рафинирования (табл. 1).

Таблица 1 Технология рафинирования алюминиевого сплава АК12

Номер опыта Рафинирующее средство Класс экологической опасности Способ введения Норма расхода, % от плавки Период ра-финиро-ва-ния, мин.

1 Г ексахлорэтан I Колокольчиком, тремя порциями 0,6 10

2 DEGASAL Т 200 IV Колокольчиком 0,2 5

3 MIKROSAL ALT 100 III Колокольчиком 0,2 5

4 ЕКОЯЛР - 1 II Колокольчиком, двумя порциями 0,4 10

5 Вакуум IV Разряжение 15 мм.рт.ст. - 10

10 Комбинированное: DEGASAL Т 200 + вакуум IV Колокольчиком + разряжение 15 мм.рт.ст. 0,2 10

Таблица 2 Влияние метода рафинирования на газосодержание и механические свойства алюминиевого

сплава АК12

Номер опыта Рафинирующее средство Химический состав Г азосодержание Механические свойства

Св, МПа 5, %

1 Без рафинирования Si - 12; Fe - 0,8; Епримесей - 2,6 0, 9 1 2, 5 150 - 160 0,8 - 1,0

2 Гексахлорэтан Si - 12,1; Fe - 0,82; Епримесей - 2,61 0, 4 1 0, 6 155 - 160 0,9 - 1,1

3 DEGASAL Т 200 Si - 12,2; Fe - 0,7; Епримесей - 2,7 0,19 - 0,41 162 - 164 1,1 - 1,2

4 MIKROSAL ALT 100 Si - 12,0; Fe - 0,9; Епримесей - 2,71 0,18 - 0,43 5 8 1 5 7 1,2 - 1,3

5 ЕКОЯЛР - 1 Si - 12,3; Fe - 0,69; Епримесей - 2,6 0,17 - 0,42 4 7 1 5 6 1,1 - 1,2

6 Вакуум Si - 12,4; Fe - 0,7; Епримесей - 2,65 0,16 - 0,41 0 7 1 5 6 1,0 - 1,2

7 Комбинированное: DEGASAL Т 200 + вакуум Si - 12,1; Fe - 0,8; Епримесей - 2,4 0,15 - 0,3 7 0 1 8 о 1,2 - 1,3

Требования к алюминиевому сплаву АК12 по ГОСТ 1583-93 составляют: Св - 160 МПа; 5 -1,0%. Пористость, соответствующая I баллу (по шкале ВИАМ), на образцах имела место при газо-содержании (О) менее 0,4 см3/100 г, II баллу - при О < 0,6 см3/100 г.

Из анализа данных, представленных в табл. 1 и 2, следует, что наиболее эффективным и экологически чистым методом рафинирования является: комбинированный, включающий обработку расплава химическим азотосодержащим веществом DEGASAL Т 200 с последующим вакуумировани-ем; обработка MIKROSAL ALT 100, который содержит специальные тугоплавкие частицы для формирования дополнительных центров кристаллизации.

Выводы

Проведенные исследования позволили рекомендовать комбинированный метод рафинирования алюминиевого сплава АК12 для внедрения на предприятии ВП «Интерметалл» (г. Одесса) в цехе литья под давлением при изготовлении секций биметаллических отопительных радиаторов. На этом предприятии используется новая технология, включающая вакуумирование пресс-формы при ее заливке на машине литья под давлением, и поэтому имеется технологическая возможность применения вакуумирования и для рафинирования алюминиевого сплава с содержанием 45 % возврата в шихте.

Литература

1. Малых С.В. Рыночная оценка инновационного

процесса в литейном производстве. ОНПУ, -Одесса, 2004. - С. 7.

2. Иванова Л.А., Мацийчук В.В. Теория и практи-

ка литья под давлением алюминиевых сплавов. ОНПУ. - Одесса. - 2005. - С. 64-65, 72, 117, 155.

3. Крейцер А.А. Литье под давлением: современ-

ные достижения и тенденции развития. Оборудование и инструмент для профессионалов. - Харьков. - 2004. - № 10. - С. 46.

4. Зенкин А.С., Шаповал П.М., Швачий В.М. Ис-

пользование современных концепций обеспечения качества продукции машиностроения // Мир техники и технологий. - Харьков.

- 2003. - № 6. - С. 60.

5. Ефимычев Ю.И., Прохоров И.И., Святкин Б.К.

Корреляционный анализ факторов плотности отливок под давлением // Литейное производство. - М. - 1971. - №3. - С.24.

6. Блюхер Б.А., Колотило Д.М., Кучер А.Н. Ис-

точники экологических вредностей при литье под давлением алюминиевых сплавов. Материалы IX междунар. конф. «Пути повышения качества и экономичности литейных процессов». - Одесса: НОПУ, 2005. -С. 56.

Рецензент: С.С. Дьяченко, профессор, д.т.н., ХНАДУ.

Статья поступила в редакцию 7 июня 2006 г.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.