CC BY
39Решетневскце чтения
Выбор режимов альфирования зависит от состава сплава, температуры и времени нагрева.
Альфирование повышает износостойкость поверхности титановых сплавов в 8-10 раз, но снижает пластичность и особенно усталостную прочность на 15-40 %. Удаление с альфированной поверхности полированием окисного слоя в 1-2 мкм (после альфирования при 700 °С), 5-40 мкм (при 800 °С) и 10-12 мкм (850 °С) существенно уменьшает снижение усталостной прочности деталей.
Поскольку при нагреве все поверхности деталей подвергаются альфированию, то для поверхностей, не требующих упрочнения, необходимо предусматривать припуски порядка 0,1-0,2 мм, которые после альфирования снимаются механической обработкой.
Альфирование является наиболее эффективным способом повысить износостойкость трущихся титановых ДСЕ механизмов (поршни, цилиндры и др.).
Для изготовления деталей 9Б288.002, -01, на базе ОАО «Красмаш» была разработана технология аль-фирования в графите при температуре 800 °С.
Согласно металлографического исследования, полученный альфированный слой имеет глубину 0,040,045 мм, из них глубина карбоокислов составила менее 0,02 мм, что соответствует требованиям, предъявляемым к детали согласно КД.
Данная технология имеет широкий спектр применяемости в машиностроении и является наиболее доступным и эффективным способом повысить износостойкость деталей из титановых сплавов.
I. V. Prokopiv
JSC «Krasnoyarsk Machine-Building Plant», Russia, Krasnoyarsk
CREATION OF THE WEARPROOF COVERING OF DETAILS FROM TITANIC ALLOYS
ALFIROVANY ' S METHOD
One of ways offormation of a wearproof layer on a surface of titanic alloys is considered.
© npoKorneB H. B., 2012
УДК 621.798.1-034
В. Ш. Резяпов, В. Г. Бабкин, А. И. Черепанов ОАО «Красноярский машиностроительный завод», Россия, Красноярск
НОВЫЕ РЕШЕНИЯ В ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУНЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ АВТОМАТНЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
Исследованы образцы, полученные методом полунепрерывного литья.
Известно, что прессованные полуфабрикаты из алюминиевых деформируемых сплавов часто подвергаются механической обработке на автоматических линиях, где каждая операция является окончательной. Для улучшения обрабатываемости резанием прессованных полуфабрикатов из алюминиевых деформируемых сплавов и одновременного повышения качества обрабатываемой поверхности традиционные сплавы системы Al-Cu-Mg-Mn; Al-Mg-Si и другие. дополнительно легируют свинцом или свинцом совместно с висмутом. Получение отливок из А1-сплавов с добавками больше 1 % РЬ сопряжено с определенными трудностями, связанными с тем, что в широком интервале температур А1 и РЬ не смешиваются (не растворяются) в жидком состоянии. Поэтому при кристаллизации сплава из-за различия в плотности указанных элементов они быстро расслаиваются.
Опытным путем установлено, что на продольных темплетах отливок, изготовленных в условиях атмосферного давления, вблизи нижнего торца выявлены компактные включения РЬ - результат его ликвации
по плотности. Форма и объем этих выделений (зон) зависят от количества введенного в расплав РЬ.
Исследование макроструктуры опытных образцов, изготовленных в неохлаждаемой металлической форме, показало неоднородное распределение свинца по высоте. В верхней части отливки содержание включений свинца составило около 7-8 %, в средней части -10-15 % и в нижней части отливки наблюдается сегрегация основной массы свинца. При скорости охлаждения 10 °С/с свинец первоначально распределяется в виде мельчайших включений, которые в дальнейшем группируются в постепенно укрупняющиеся капли. Укрупняющиеся свинцовые включения образуют зоны ликвации свинца в отливках.
Структуру гранул исследовали с применением световой и электронной микроскопии на образцах, средняя скорость охлаждения которых в температурном интервале кристаллизации составляла 1102 и 6102 °С/с, соответственно, для гранул размером 5-6 и 3-4 мм. Несмотря на достаточно высокие скорости кристаллизации и неравновесный характер процесса на фотогра-
Перспективные материалы и технологии в аэрокосмической отрасли
фиях обнаруживаются частицы свинца, образовавшиеся выше монотектической температуры, в процессе монотектической реакции и ниже монотектической температуры. В гранулах сплавов А1-РЬ диаметром 5-6 мм, в которых А1 содержится 15 %, имеются крупные и сферические частицы свинцовой фазы, образующиеся при температуре выше температуры монотектического превращения. При более высоких скоростях охлаждения гранул диаметром 3-4 мм крупных включений свинцовой фазы значительно меньше. Можно предположить, что значительное количество мелких включений свинца соответствуют структуре, сформировавшейся при неравновесном монотектиче-ском превращении.
Исследования на электронном микроскопе показали, что в структуре гранул, полученных с высокими скоростями охлаждения (более 10 °С/с) имеются частицы размером около 0,1 мкм. Такие частицы могут образоваться при охлаждении от температуры моно-тектики до температуры эвтектики за счет выделения из раствора а-фазы второго компонента при понижении температуры.
Для подтверждения основных положений по формированию включений свинца в алюминиевый сплав 2007 провели производственные исследования. Расплав готовили по серийной технологии ООО «Крамз». Присадку свинца в расплав осуществляли в два приема - в тигельной печи ИАТ-6 путем плавки чушки и дополнительно - в раздаточном лотке перед кристаллизатором, с применением свинецсодержащей гранулированной лигатуры. Расплав разливали в слитки диаметром 320 мм со скоростью 45 мм/мин.
Исследование микроструктуры темплетов сплава 2007 подтверждает наличие свинцовых монотектик размером 2-10 мкм на границе зерен и дендритных ячеек. Чем дальше от поверхности слитка образуются дендриты, тем меньше переохлаждение в участках их зарождения. Поэтому ближе к центру слитка размер ячеек увеличивается, достигая максимума в центральной точке. Если объем металла слишком долго находится в твердо-жидком состоянии в интервале между температурами ликвидуса и солидуса, образуются крупные ячейки и создаются условия для дальнейшего укрупнения свинцовых включений.
Для уточнения механизма распределения включений свинца между жидкой и твердой фазами рассмотрели важнейшие усилия, действующие на частицы свинца перед растущим кристаллом. Такими силами являются капиллярные, кристаллизационные и сила Архимеда.
Распределение включений свинца относительно дендритной структуры слитка определяется на начальной стадии кристаллизации соотношением сил кристаллизационного давления и капиллярного, которые действуют на включение, коснувшееся грани кристалла. При степени переохлаждения на фронте кристаллизации 2-5 К растущим кристаллом захватываются частицы менее 0,1-0,25 мкм, а более крупные оттесняются в междендритное пространство. В двухфазной зоне происходит укрупнение жидких частиц свинца и их перемещение вдоль фронта растущих кристаллов. Чем меньше переохлаждение, тем более крупными образуются частицы жидкого свинца, и их распределение по высоте слитка требует учета архимедовой силы. Для уменьшения гравитационной ликвации предлагается повышение скорости литья, модифицирование расплава, а также увеличение скорости охлаждения слитка.
На основании проведенных исследований и изложенных рекомендаций проведено производственное опробование технологии гранулированной свинецсо-держащей лигатуры. Замечено, что количество свинцовых фаз несколько больше наблюдается в центральной и средней зонах по сечению темплета в сравнении с периферийными зонами. Размер моно-тектик изменяется от 8 до 30 мкм. Существенных различий в количестве и размере свинцовых фаз по длине слитка при металлографическом контроле не выявлено.
Результаты исследований показали, что в периферийной зоне слитка частицы свинца размером менее 0,10-0,25 мкм располагаются преимущественно в теле зерна, а более крупные включения по границам зерен. По мере приближения к центральной зоне слитка количество и размер свинцовых включений несколько увеличиваются, достигая 20-30 мкм, что не оказывает отрицательного влияния на структуру и параметры производства слитков и полуфабрикатов.
V. Sh. Rezyapov, B. G. Babkin, A. I. Cherepanov JSC «Krasnoyarsk Machine-Building Plant», Russia, Krasnoyarsk
NEW DECISIONS IN TECHNOLOGY OF SEMI-CONTINUOUS MOULDING OF AUTOMATIC ALUMINIUM ALLOYS
Research of samples received by a method of semi-continuous molding.
© Резяпов В. Ш., Бабкин В. Г., Черепанов А. И., 2012
