ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ИСТОЧНИКОВ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Ефремов А.В.

Т Е Х Н И Ч Е С К И Е

НАУКИ

УДК 62

А.В. Ефремов

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ИСТОЧНИКОВ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Разработка новых проводников Al-сплавов с высокими эксплуатационными свойствами вызвана их меньшим удельным весом, по сравнению с медными, а также рядом других преимуществ, в зависимости от области применения. В настоящее время в промышленных станах мира, в том числе и России, известно несколько десятков проводниковых А1-сплавов[1]. Поэтому в этой статье предлагается методы производства материалов для охлаждения источников оптического излучения, это в первую очередь сплавы на определённые изделия системы Al-Mg-Si с разными добавками. Однако, даже при правильном выборе марки сплава для изготовления полуфабрикатов, необходимо также учитывать марку первичного алюминия, содержание основных примесей (Fe и Si) в сплаве и модифицирующих добавок (Ti, B) в пределах марочного состава, что в свою очередь впоследствии положительно скажется на эксплуатационных характеристиках изделий.[2] Предложенные методы исследую возможности использования данных материалов для техники связи (коммутаторы, роутеры, машрутизаторы),а так же для самих источников оптического излучения.

Ключевые слова: сплавы АД31, АД33, АД35, материалы, лигатура, алюминий, магний, кремний.

Приготовление сплава АД31 проводили в электроплавильной печи типа САН ёмкостью 10 тонн.

Для приготовления сплава использовали следующие шихтовые материалы:

- алюминий первичный марки А7Э;

- первичные металлы:

Научный руководитель: Куанышев Валерий Таукенович - кандидат физико-математических наук, доцент, Уральский технический институт связи и информатики (филиал в г. Екатеринбурге), Россия.

Вестник магистратуры. 2018. № 4-2(79)

ISSN 2223-4047

-катодная медь марки не ниже МООК, магний первичный марки не ниже Мг90.

- лигатуры: алюминий-кремний, алюминий-титан-бор.

- отходы сплавов АД31, АД33, АД35.

Загрузку шихтовых материалов производят при температуре не более 760 °С в следующей последовательности: алюминий первичный, отходы сплавов АД31, АД33, АД35, лигатуру алюминий -марганец, равномерно с двух сторон печи. После расплавления шихты при температуре расплава от 735 до 745 °С производят присадку остальных шихтовых материалов;

- катодную медь присаживают на форкамеру печи при температуре расплава от 715 до 735 °С; после загрузки меди расплав перемешивают;

- магний присаживают через смотровые окна в специальных коробках. При этом перемещают коробку под уровнем расплава по всей ширине и высоте ванны печи до полного растворения компонента. Температура расплава при присадке магния должна быть в пределах от 710 до 730 °С.

После присадки всех составляющих шихты, кроме модифицирующей лигатуры алюминий-титан-бор, расплав нагревают до температуры от 730 до 760 °С и тщательно перемешивают. После перемешивания расплав выстаивается в течение 10-15 мин, после чего отбирают пробу на экспресс-анализ. Перелив расплава из печи в миксер производят после получения не менее двух результатов экспресс - анализа, соответствующих требованиям (таблица.1) при температуре расплава от 730 до 760 °С.[2]

Таблица 1

Расчётный, к сливу, целевой и фактический экспресс - анализ химического состава сплава АД31_

Сплав Химический состав, %

Cu Mg Mn Fe Si Zn Ti Cr В

Расчётный состав - 0,7 - - 0,42 - - - 0,002

К сливу <0,08 0,650,85 <0,08 <0,25 0,350,5 <0,15 0,03-0,05 <0,08 -

Эксперсс-анализ 0,0642 0,823 0,0530 0,169 0,466 0,0846 0,0282 0,0617 -

0,0636 0,818 0,0526 0,167 0,455 0,0904 0,0271 0,0682 -

Целевой состав 0,060,08 0,600,90 0,050,08 <0,30 0,2-0,5 <0,20 0,03 -0,05 0,060,08 -

Требования ГОСТ 4784 <0,1 0,450,9 <0,1 <0,5 0,2-0,6 <0,2 <0,15 <0,10 -

Модифицирующую лигатуру алюминий-титан-бор (Аl-5Ti-1B) вводят перед переливом расплава в раздаточную печь (миксер) 100% под расчёт по бору. Длительность нахождения расплава в печи от начала загрузки шихты до начала перелива расплава в раздаточную печь не должна превышать 17 часов. Химический состав лигатур для приготовления сплава АД31 представлен в таблице 2.

Таблица 2

Химический состав лигатур для приготовления сплава АД31

Марка лигатур Массовая доля основных компонентов и примесей, %

Mn Fe Si Ti В Cu Al

Al-Ti-B - 0,5 0,5 4,5-6 0,7-1,2 - основа

Al-Fe «пч» 0,2 13-16 0,1 0,5 - 0,6 основа

Al-Si 0,05 0,3 10-13 - - 0,05 основа

Передача расплава из электроплавильной печи в раздаточную электрическую печь осуществляется литейным ковшом вместимостью Зтонны. Предварительно ковш разогревают в камере с помощью горелки в течение не менее 90 мин. Расплав из электрической печи в ковш переливают сифоном при температуре расплава от 720 до 740° С и производят рафинирование в ковше плавленым криолитсодержащим флюсом из расчёта 2- 2,5 кг на 1 тонну расплава при следующего состава:

- хлористый натрий (NaCl) 47 ±1%;

- хлористый калий (KCl) 38 ±1%;

- криолит (NasAffy 15 ±1%.

Рафинирование расплава проводят в ковше с помощью «колокольчика», представляющего собой стальную коробку с отверстиями и ручкой, равномерно перемещая его с флюсом по всему объёму расплава в ковше до полного освобождения «колокольчика» от флюса. Размер кусков плавленого криолитсодержащего флюса должен быть не более 50х50х50 мм. После рафинирования флюсом ковш с расплавом выстаивается в камере в течение от 3 до 5 мин, после чего снимается шлак с поверхности расплава. Температура расплава в ковшах приведена в таблице 3.

Таблица 3

Температура расплава в ковшах при рафинировании_

Сплав Температура расплава в ковшах, °С

№1 №2

АД31 720 725

Требования НД 700-740

После рафинирования расплав переливают ковшами в предварительно прогретую до 760 °С в течение не менее 60 мин. раздаточную печь (миксер) c электрическим обогревом вместимостью 12 т. Для полного растворения загруженной перед переливом расплава лигатуры алюминий-титан-бор производят перемешивание расплава.

Литьё слитков

Литьё слитков проводили в кристаллизатор скольжения 0 482 мм.

Фильтрацию расплава проводили в прилёточной коробке расплав фильтровали в восходящем потоке через 2 слоя стеклосетки марки ССФ 1,0 - 0 с размером ячейки 1,0 х 1,0 мм и через пенокерамический фильтр марки PPI 40. Для фильтрации расплава в кристаллизаторе применяли фильтровальный распределительный мешок «эко-бэг».

Гомогенизация слитков

Гомогенизацию слитков проводили при температуре 510 - 530°С с выдержкой при этой температуре в течение 10часов.

Библиографический список

1 Бибиков А.М., Гречников Ф.В. Гольдбухт Г.Е., Демьяненко Е.Г., Попов И.П., Николенко К. А. Принципы легирования наноструктурных деформируемых проводников Al-сплавов // Металлургия машиностроения №5,2013 -52с.

2 Золоторевский А. П. Структура и прочность литых алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1981.

ЕФРЕМОВ АРТЁМ ВЯЧЕСЛАВОВИЧ - магистрант, Уральский технический институт связи и информатики (филиал в г. Екатеринбурге), Россия.

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Ефремов А.В.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Ефремов А.В.