CC BY
13Технология и мехатроника в машиностроении
УДК 620.17
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЮМИНИЕВО-КРЕМНИЕВЫХ СПЛАВОВ ОТДЕЛЬНО ЛИТЫХ ОБРАЗЦОВ
Г. В. Кочкина
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31 E-mail: [email protected]
Сравнение механических свойств алюминиевых сплавов от 12 мм в диаметре, литых в горизонтальных или вертикальных формах испытательных образцов из сплава АК7ч и его плотности в твердом состоянии (р), показало, что необходимо использовать образцы, литые в горизонтальной форме, для оценки качества отливок. Положение отдельно литых образцов в литейной форме металла влияет на показатели механических свойств алюминиево-кремниевых сплавов.
Ключевые слова: алюминиево-кремниевые сплавы, испытательные образцы, механические свойства.
MECHANICAL PROPERTIES OF ALUMINUM-SILICON ALLOYS OF SEPARATELY CASTED SPECIMENS
G. V. Kochkina
Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia. E-mail: kochkina@mail. sibsau.ru
The comparison of mechanical properties of aluminum alloys of 12 mm diameter cast in horizontal or vertical forms of test specimens of the alloy AC7c and its density in the solid state (r) showed that it is necessary to use the specimens in the alloy horizontal mold to assess the quality of castings. The position of separately cast specimens in the mold of metal affects the performance of mechanical properties of aluminum-silicon alloys.
Keywords: aluminum-silicon alloys, test specimens, mechanical properties.
Более 90 % производства всех изделий из литейных алюминиевых сплавов приходится на долю сплавов системы алюминий-кремний [1]. Использование алюминия повышает эксплуатационные характеристики изделия, снижая при этом его вес. В настоящее время на предприятиях машиностроительной отрасли существуют проблемы, связанные с пониженными механическими свойствами отливок ответственного назначения из алюминиевых сплавов.
Отдельно литые образцы 012 мм и базовой длиной 6 мм из алюминиевого сплава получали литьем в кокиль в горизонтальных или вертикальных формах, которые также прошли испытания на разрыв. Для того чтобы установить влияние положения испытательных образцов в кокиле на механические свойства, были проведены испытания на образцах из сплава АК7ч (ГОСТ 1583-93: 6,0-8,0 % Si, 0,2-0,4 % Mg, Al -остальное), типичном представителе системы Al-Si сплавов. Перед испытанием их плотность (р) была найдена методом гидростатического взвешивания [2]. В соответствии с результатами, полученными на растяжение, временное сопротивление разрыву (ct) отдельно для вертикальных образцов - 238 МПа и горизонтальных - 225 МПа, в то время как относительное удлинение (5) выше у горизонтальных образцов - 6,19 % в сравнении с вертикальными - 3,3 %. Такие различия в абсолютных значениях механических свойств связаны с тем, что образцы были отлиты на разном оборудовании, в котором сплавы были получены из разных расходов и разными методами.
Механические свойства были определены в тер-мообработанном состоянии Т5 и твердостью НВ с параметрами 10/1000/30. После испытания образцы 012 мм заливали в кокиль в горизонтальные или вертикальные формы и получали образцы 06 мм. Анализ результатов испытаний показал, что механические свойства горизонтальных образцов незначительно отличаются от свойств вертикальных. Например, временное сопротивление разрыву (сО верхних частей горизонтальных образцов отличается на 1,7 %, в то время как для вертикальных образцов отличается на 2,7 % (в 1,58 раза больше), а для нижних частей образцов более значительно: с 06 мм на 0,4 и 10,0 % (в 25 раз), НВ на 0,7 и 2,7 % (в 3,85 раза). Для вертикальных образцов все свойства были выше в нижней части. В горизонтальных образцах плотность как верхней, так и нижней частей образцов была одинаковой, в то время как для вертикальных образцов она была на 0,31 % выше, чем плотность образцов нижней части. Это отражает наличие в отливках из АК7ч газообразных разрывов, и происхождение усадки на макро- и микроуровне и их количество коррелирует с механическими свойствами.
Изучение продольно-осевого сечения образцов 012 мм и длиной 200 мм позволило выявить в верхней части литого вертикального образца коническую усадочную раковину глубиной 10,5 мм. На 7 мм ниже раковины расположена зона рассеянной усадочной пористости, которая описывается эллипсоидальным контуром высотой 12 мм и шириной 9 мм. В общем
Решетневскуе чтения. 2013
случае верхняя часть имеет усадочные дефекты на глубину 30 мм, т. е. на 21,4 % от верхней части до обработки. В базовой длине образцов 012 мм нет усадки или других дефектов.
Измерение твердости НВ (5/250/30) по высоте вертикального образца показало, что она остается постоянной (688 МПа) по всей высоте и на базовой длине вплоть до высоты образца 196 мм (68 мм ниже располагается эллипсоидальный контур усадочной пористости). Далее твердость непрерывно падает и достигает 595 МПа в точке 10 мм от нижней границы появления усадочной пористости (в зоне усадочной пористости твердость не была определена).
Сравнение полученных результатов показывает, что литые горизонтальные образцы обладают более стабильными свойствами по всей длине, и это позволяет рекомендовать их для испытаний механических свойств литейных алюминиевых сплавов. Полученные результаты были подтверждены при изготовлении литого элемента держателя аэрокосмического двигателя в постоянной форме из АК7 системы Al-Si (6,0-8,0 % Si, 0,2-0,5 % Mg, 0,2-0,6 % Mn) на двух разных установках: ct - 275 и 305 МПа (на 10,9 % больше) соответственно, 5 - 2,5 и 5,5 % (в 2,2 раза больше) соответственно.
Библиографические ссылки
1. Кольчурина И. Ю. Разработка и освоение технологии модифицирования алюминиевых сплавов комплексными лигатурами на основе техногенных отходов : автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.16.02. Новокузнецк, 2006. 22 с.
2. Influence of position in the mold of cast test specimens on the mechanical properties of aluminum specimens / Z. A. Vasilenko [et. al.]. [Электронный ресурс]. URL: http://link.springer.com/article/10.1007/ BF00777235#page-1 (дата обращения: 13.09.2013).
References
1. Kol'churina I. Ju. Razrabotka i osvoenie tehnologii modificirovanija aljuminievyh splavov kompleksnymi ligaturami na osnove tehnogennyh othodov: avtoref. dis. ... kand. tehn. nauk: 05.16.02. Novokuzneck, 2006. 22 s.
2. Influence of position in the mold of cast test specimens on the mechanical properties of aluminum specimens / Z. A. Vasilenko [et. al.]. [Jelektronnyj resurs]. URL : http ://link. springer. com/article/10.1007/ BF00777235#page-1 (data obrashhenija: 13.09.2013).
© Кочкина Г. В., 2013
УДК 620.172:621.3.01:669.14.018.298
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ
Г. В. Кочкина
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31. E-mail: [email protected]
На основании имеющихся литературных данных и с помощью персонального компьютера найдены уравнения зависимости предела текучести о02, снижения площади ф и ударной вязкости aj группы конструкционных сталей на их прочность на разрыв au с коэффициентами корреляции.
Ключевые слова: конструкционные стали, механические свойства, коэффициенты корреляции.
MECHANICAL PROPERTIES OF STRUCTURAL STEELS
G. V. Kochkina
Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia. E-mail: kochkina@mail. sibsau.ru
On the basis of available published data and with the aid of a personal computer the equations of dependence of the yield strength a0 2, of area reduction y and of impact toughness a1 of a group of structural steels on their tensile strength au with correlation coefficients are found.
Keywords: structural steel, mechanical properties, correlation coefficients.
Согласно опубликованным данным [1], существует определенная зависимость предела текучести о0,2, области снижения ф и ударной вязкости а1 конструкционных сталей, легированных с различными элементами на предел прочности си.
В статье [1] обработаны данные более чем 400 публикаций с помощью компьютера методом множественного регрессионного анализа и получены коли-
чественные зависимости подходящих для расчета механических свойств сталей (12 марок) из известного химического состава.
На основе данных о корреляции между механическими свойствами металлов [3] сравнивались в настоящей работе результаты работ [1] и [2].
Данные [1] механических характеристик сталей были обработаны методами корреляции и дисперси-
