CC BY
12Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies 5 (2015 8) 594-600
УДК 621.002.3:669.2
Silumin Modification Methods
with All-Round Flux COVERAL MTS1582
Produced by FOSECO
Tatiana A. Bogdanovaa, Nikolay N. Dovzhenkob, Tatiana R. Gilmanshina*b, Galina A. Merkulovab, Alexander V. Cheglakova, Margarita V. Loktevab, Evgeny G. Partykob and Aleksander A. Kosovichb
aK&K ltd.
3 Berezina, Krasnoyarsk, 660020, Russia bSiberian Federal University 79 Svobodny, Krasnoyarsk, 660041, Russia
Received 19.05.2015, received in revised form 21.06.2015, accepted 14.07.2015
In this paper the possibility of silumin modification with all-round granular flux COVERAL MTS1582 produced by FOSECO is considered. It is shown that the using a flux allowed to grind grain of castings 2-4 times more effectively against rod-shaped ligature AlTi5B1 and to increase the stability of metal quality on density index by 2 times: the level change of mechanical properties of wheels is not fixed.
Keywords: silumin, flux, grain, mechanical properties, aluminum wheels. DOI: 10.17516/1999-494X-2015-8-5-594-600.
© Siberian Federal University. All rights reserved
* Corresponding author E-mail address: [email protected]
Способы модифицирования силуминов комплексным флюсом COVERAL MTS1582 производства FOSECO
Т.А. Богдановаа, Н.Н. Довженко5, Т.Р. Гильманшина5, Г.А. Меркулова5, А.В. Чеглакова, М.В. Локтева5, Е.Г. Партыко5, А.А. Косович5
ООО «КиК»
Россия, 660020, Красноярск, ул. Березина, 3 бСибирский федеральный университет Россия, 660041, Красноярск, пр. Свободный, 79
В статье рассмотрена возможность модифицирования силуминов комплексным гранулированным флюсом COVERAL MTS1582 производства FOSECO. Показано, что использование данного флюса позволяет измельчать зерно отливок в 2-4 раза эффективнее по сравнению с прутковой лигатурой ЛШ5В1, повышать стабильность качества металла по индексу плотности в 2 раза; изменения уровня механических свойств колес при этом не зафиксировано.
Ключевые слова: силумин, флюс, зерно, механические свойства, алюминиевые диски.
В последнее время в литейном производстве особое внимание уделяется внепечным методам обработки расплавов для повышения их качества. Особое значение внепечная обработка имеет для алюминиевых сплавов, так как благодаря проведению операций рафинирования и модифицирования можно достигнуть необходимого уровня показателей качества и гарантировать эксплуатационную надежность изделий. В настоящее время нет такого универсального способа внепечной обработки, который позволял бы осуществить дегазацию расплава, очистить его от крупных и дисперсных неметалличе-ских включений [1, 2].
Решение поставленной задачи может быть достигнуто за счет применения внепечной технологии рафинирования и модифицирования, позволяющей качественно очистить расплав и снизить эффект выгорания модификатора с сохранением его жизнеспособности в условиях литья под низким давлением в течение 2-3 ч.
Наиболее эффективными модификаторами в современной производственной практике изготовления отливок из силуминов являются стронций и титан. Однако при их использовании возникают следующие проблемы:
- высокая стоимость, так как наиболее эффективные модификаторы поставляются зарубежными фирмами;
- большой расход модификаторов, что предполагает наличие складов и четко отлаженной логистики поставок;
- нетехнологичность при обработке больших масс расплавов, например в ковше;
- необходимость четкого контроля за параметрами их введения (температура введения и время выдержки в расплаве) из-за низкой жизнеспособности модификаторов [3, 4].
Поэтому появилась необходимость оценить возможность использования комплексных модификаторов, применение которых позволяет совмещать процессы модифицирования и рафинирования.
В данной статье приведена оценка эффективности комплексного флюса COVERAL MTS1582 производства FOSECO для модифицирования структуры сплава АК12пч и рафинирования расплава от неметаллических включений и сравнить его с лигатурой AlTi5B1.
Работа выполнена на ООО «КиК» и в ИЦМиМ СФУ
Для оценки эффективности модифицирующей способности гранулированного флюса COVERAL MTS1582 были исследованы образцы проб, для анализа которых использовали прибор Thermal-Analyse System TA 110. Для сравнения представлены результаты исследований модифицирующей способности прутковой лигатуры AlTi5B1. Полученные результаты показаны на рис. 1 и в табл. 1.
Обработка расплава флюсом COVERAL MTS1582 позволяет более эффективно уменьшить размер зерна в сравнении с прутковой лигатурой AlTi5B1. Это подтверждается меньшим изменением ликвидуса (0,7 по сравнению с 1,8 °C) и меньшим временем реакции (2,6 по сравнению с 5,7 с). Нижний прогиб графика (рис. 1) и меньшее время реакции означают, что для начала
-3kg of TiB rod -3kg of TiB rod -3kg of TiB rod
-3kg of TiB rod -1,0kg 1582 -1,0kg 1582
-1,0kg 1582 -1,0kg 1582 -1,0kg 1582
Рис. 1. Влияние вида модификатора на изменение параметров ликвидуса сплава АК12
Таблица 1. Влияние вида модификатора nil изменение параметров ликвидуса сплава АК12
Вид модификатора Площадь ликвидуса (см. рис. 1)
Среднее минимальное значение температуры, °С Среднее максимально е значение температуры>1, °С AT, °С At, с
Пруток AlTi5B1 582,9 584,7 1,8 5,7
Гранулированный флюс COVERAL MTS1582 584,5 585,2 0,7 2,6
кристаллизации проб, обработанных COVERAL MTS1582, а также для получения в них мелкозернистой структуры необходимо затратить меньше энергик.
Минимальное введение флюса COVERAL MTS1582 дает возможность не только эффективно измельчать зерно в пробах, но и рафинировать расплав без дополнительной обработки другими флюсовыми препаратами.
Полученные результаты подтверждены металлографическими исследованиями. Для этого были отобраны пробы на ALCAN-TEST (рис. 2, 3, табл. 2, 3).
Средний размер зерна определяли после травления образцов в специальном реактиве при помощи программы SIAMS©. Среднее количество зерен на 1 мм2 оценивали по ГОСТ 21073.1-75.
Из представленных данных видно, что после обработки расплава АК12 гранулированным флюсом COVERAL MTS1582 количество зерен на 1 мм2 составляет 2-4 шт., что в 2-4 раза меньше, чем после обработки прутком АШ5В1. Кроме того, при исследовании проб в долевом направлении установлено, что использование флюса COVERAL MTS1582 снижает размер усадочной раковины (рис. 3).
Таким образом, по результатам предварительной работы сделаны следующие выводы:
Таблица 2. Параметры макроструктуры образцов сплава АК12 в поперечном направлении, модифицированных АШ5В1 и флюсом COVERAL MTS1582
Параметры макроструктуры Вид модификатора
Пруток AlTi5B1 Гранулированный флюс COVERAL MTS1582
Длина зерна, мм: минимальная максимальная средняя 0,72 1,56 1,08 0,32 0,97 0,62
Количество зерен, шт. на 1 мм2 1 2-4
Таблица 3. Параметры макроструктуры проб (в долевом направлении) сплава АК12, модифицированных АШ5В1 и флюсом COVERAL MTS1582
Вид модификатора
Параметры макроструктуры Пруток AlTi5B1 Гранулированный флюс COVERAL MTS1582
Длина зерна, мм:
минимальная 1,02 0,33
максимальная 1,85 0,88
средняя 1,30 0,71
Количество зерен, шт. на 1 мм2 1 2
- выяснено положительное влияние комплексного флюса COVERAL МТ81582 производства FOSECO для модифицирования структуры сплава АК12 и рафинирования расплава от неметаллических включений;
- определено и рекомендовано оптимальное количество указанного модификатора
Учитывая полученные рекомендации, провели опытно-промышленное освоение технологии модифицирования и рафинирования расплава с использованием гранулированного флюса COVERAL МТ81582.
Для этого была отобрана представительная партия колес двух моделей 17"Либерти и 16"Борелли, модифицированных по серийной технологии прутковой лигатурой АШ5В1 и гра-нулированнымфлюсом COVERAL МТ81582.
Результаты исследований приведены на рис. 4, 5.
Измельчение зерна колес соответствует результатам, полученным на пробах. Количество зерен в колесах, модифицированных лигатурой АГП5В1, составляет 1 шт. на 1 мм2, в колесах, модифицированных флюсом COVERAL МТ81582, - 2-4 шт. на 1 мм2.
Изменение уровня механических свойств (рис. 6) при использовании разных технологий модифицирования находится в пределах методической ошибки измерений, что подтверждается литературными данными [1].
Оценка эффективности рафинирующей способности гранулированного модифицирующего флюса COVERAL МТ81582 показала, что составляющая алюминия в шлаке после обработ-
в г
Рис. 5. Макроструктура колес;, отлитых из сплава АК12, модифицированного лигатурой ЛШ5Б1 по серийной технологии (а, б) и флюсом! COVERAL MTS1582 (в, г). Размер зерна мм: а - 1,1; б - 1,14; в - 0,34; г - 0,64
ки флюсом СХЖЕНАнЬ МТ81582 в количестве 0,5 кг на 1 т металла требует дополнительные затрат за извлечение алюминия и переработку шлака.
Таким образом, опыггно -промышленное освоение, проведенное на ООО «КиК», подтвердило результата исследований проб о выкеокой модифицирующей способности (флюса COVERЛL МТ81582, обеспечивающей измельчение структуры колес.
120
^ К
I «
чд о
щ м ft 3
с ^
100
80
60 -
40 -
20
17" Либерти 16"Борелли Модель колеса
(U
S
К
<D
ч
в S <N S
н о S
& к
о
о в
(U
о а
и со
к <D а а
S
<u
а
PQ
200 160 120 80 40 0
17"Либерти 16"Борелли Модель колеса
10
(U S
К <ц
К S
ч
О ^
17"Либерти 16"Борелли Модель колеса
Рис. 6. Сравнение уровня механических свойств колес моделей 17"Либерти и 16"Борелли, отлитых из сплава АК12, модифицированного лигатурой АШ5В1 (□) и флюсом COVERAL MTS1582 (□)
0
б
а
8
6
4
2
0
в
Список литературы
[1] Белов Н.А. Фазовый состав промышленных и перспективных алюминиевых сплавов. М.: МИСиС, а010. 511 с.
[2] Богданова Т.А., Довженко H.H., Гильманшина Т.Р. и др. II Металлургия машинострое -ния. 2014. № 2. С. 12-15.
[3] Богданова Т.А. Автореф. дис. ... канд. техн. наук. Красноярск, 2014.
[4] Богданова Т.А., Довженко H.H., Гильманшина Т.Р. и др. II Цветные металлы - 2014: Сб. докладов V Междунар. конгресса. Красноярск, 201°. С. 1067.
