CC BY
8ТЕХНОЛОГИЯ
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
Список литературы:
1. Бишутин С.Г. Обеспечение требуемой совокупности параметров качества поверхностных слоев деталей при шлифовании: Монография. - М.: Машиностроение-"!, 2004. - 144 с.
2. Катаев Ю.П., Павлов А.Ф., Белоног В.М. Пластичность и резание металлов. - М.: Машиностроение, 1994. -144 с.
3. Конструирование машин: Справочно-методическое пособие. В 2 т./ А.Ф. Крайнев, А.П. Гусенков, В.В. Болотин и др.; Под ред. академика КВ. Фролова. - М.: Машиностроение, 1994. - Т.2. - 624 с.
4. Пластичность и разрушение/ В.Л. Колмогоров, A.A. Богатов, Б.А. Мигачев и др.; Под ред. В.Л. Колмогорова. -М.: Металлургия, 1977. - 336 с.
5. Корчак С.Н. Производительность процесса шлифования стальных деталей. - М.: Машиностроение, 1974. -280 с.
6. Журавлев В.Н.. Николаева О.И. Машиностроительные стали: Справ. - М.: Машиностроение, 1992. - 480 с.
7. Механические свойства конструкционных материалов при сложном напряженном состоянии: Справ./ A.A. Лебедев, Б.И. Ковальчук, Ф.Ф. Гигиняк, В.П. Ламашев-ский. - Киев: Наук, думка, 1983. - 367 с.
Влияние температуры литья на угар легирующих элементов бронзы БР.ОСЦН 1013 2 2
В работах [1, 2] описаны условия проведения плавок при значительных перегревах расплава выше линии ликвидус (7"шка ~ 1000 °С) такие, как Г=1220... 1250 °С. Данные условия могут привести к угару основных легирующих элементов сплава, что приведет к изменению их концентраций. В дальнейшем, проводя количественный анализ распределения вторичных фаз возможный угар, например олова, может повлиять на расчетное значение объемной доли эвтектоида (а+5)и внести ошибку в результаты.
Целью настоящей работы является исследование влияния температуры литья бронзы Бр.ОСЦН 10-13-2-2 на угар ее легирующих элементов.
Угар элементов определяли методом рентгенофлуорес-центного анализа (РФА), являющегося одним из самых высокоточных методов определения химического состава материалов. Точность измерений при РФА составляет 0,001%. Задачей РФА является качественное и количественное определение химических элементов в пробе на основе измерения их спектров характеристического излучения. Для возбуждения характеристического излучения элемента в материале пробы используются тормозное излучение и характеристическое излучение материала анода рентгеновской трубки. В качестве стандартного материала анода применяется родий (РИ), так как излучение этого элемента одновременно подходит для возбуждения тяжелых и легких мэталлов. Рентгенофлуо-ресцентный анализ проводили на установке «ВР11КЕР» (Германия) модели ЭДРЮМЕЕК1. Диаметр рентгеновского пучка, излучаемого родиевой трубкой, составляет 34 мм.
Бронзу плавили в высокочастотной индукционной тигельной печи ВЧГ2-100/0,066 из технически чистых металлов. В качестве шихты использовали катодную медь марки М1к (ГОСТ 859-78), листовой свинец марки С-1
A.B. КОР 4M ИТ, ассистент, ТПУ, г. Томск
(ГОСТ 3778-77), прутковое олово марки 0-1 (ГОСТ 860-75), гранулированный никель марки Н-1 (ГОСТ 849-70), чушковой цинк марки Ц-1 (ГОСТ 3640-79). Расплав перед разливкой раскисляли фосфористой медью марки МФ9 (ГОСТ 4515-81). Шихту навешивали на электронных весах с точностью ±0,1 г в строгом соответствии с маркировкой сплава. Температуру контролировали по тонкой (толщиной =1 мм) графитовой таблетке, полностью закрывающей зеркало расплава, при помощи быстродействующего инфракрасного оптического пирометра ТПТ-9С фирмы Agema (Швеция) с лазерным наведением. Скорость действия пирометра 0,7 °С/с погрешность измерения ± 1°С.
Бронзу отливали в кокиль при Т- 1050 °С (перегрев 50 °С) без выдержки и при Т= 1250 °С (перегрев 250 °С) с выдержкой 3 мин в печи при данной температуре. Полученные отливки массой 1,5 кг имели высоту 82 мм и диаметр 50 мм. В первом случае плавку вели в тигле из обычного графита, во втором - из силицированного. Так можно установить взаимодействие материала тиггя при плавке, в частности кремния, с жидким расплавом. Из средней части отливок вырезали пробы для химического анализа.
Объектами исследования служили образцы в виде таблеток диаметром (с/) 40 мм и толщиной (S) 6 мм. Поверхность образцов перед анализом обрабатывалась на токарном станке при высоких скоростях вращения шпинделя и малой поперечной подаче резца. Данный вид обработки не требует последующей шлифсвки и исключает внедрение абразивных частиц в поверхность образцов.
Сравнивая результаты РФА образцов можно утверждать, что химический состав образца, отлитого при 7= 1250 °С, практически не отличается от таково'о, отлитого при Г= 1050 °С (см. таблицу).
т, °с Химический состав, %
Си РЬ Sn Zn Ni Р Si Fe Co Na Ca
1050 72,85 11,86 10,13 2,65 2,06 0,041 0,021 0,07 0,027 0,165 0,064
1250 74,64 10,34 10,08 2,5 2,05 0,046 0,022 0,1 0,032 0,1 0,06
Остановка Института физики прочности и материаловедения СО РАН. г. Томск
Полученные результаты говорят о малом угаре элементов при высоком перегреве расплава, даже тех, температура кипения которых ниже температуры плавления исследуемого сплава (Ип и Р) и упругость паров в распла-
№ 1 (30)2006
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ТЕХНОЛОГИЯ
ве значительна. Судя по результатам, кремний, входящий в состав силицированного графита, не взаимодействует с жидким расплавом.
Превышение концентрации цинка больше вводимой нормы объясняется явлением прямой ликвации, характерной для оловянистых бронз содержащих цинк. В работе [3] авторы наблюдали подобную картину в слитках из бронзы Бр.ОЦС 4-4-2,5. Там же упоминается об обратной ликвации свинца и олова, происходящей при кристаллизации оловянистых бронз. Концентрация этих элементов от центра и периферии пробы изменяется одинаково [3], причем обратная ликвация свинца возрастает при вьсоких скоростях охлаждения значительно перегретого расплава [4].
Как видно, отклонение от исходных значений составляет содержание свинца в обоих образцах, что, видимо, связано с обратной ликвацией последнего при кристаллизации. Размер необработанных отливок 0О,„= 50 мм. размер образцов после механической обработки 0^= 40мм; диаметр рентгеновской трубки = 34 мм, поэтому полная концентрация свинца в пробах не фиксируется. Причем при высоком перегреве обратная ликвация свинца проявилась сильнее, что согласуется с данными [4].
После РФА образцы взвесили для определения их плотности, которую рассчитывали по формуле.
т
где т - масса образцов, г;
V - их объем, мм3;
у^5 = 3.14*40*6х10 З=7 536смЗ 4 4
Плотность первогс образца:
рг= 70,2 =9,289 г/см3-7,536
плотность второго образца:
р,= 69 =9,156 г/см3 7,536
Учитывая то, что наибольшая разница в концентрациях проб наблюдается по свинцу (А = 1,52 %), имеющего максимальную из всех легирующих элементов плотность (Ррь = 11,4 г/см3), теоретическая плотность второго образца вследствие усиления обратной ликвации свинца должна быть:
(100 +1,52 )х 9,289-1,52x11,4 л , 3
р 2=---- = 9,257 г/см3.
В реальности плотность второго образца получилась ниже расчетной. Данный факт, по всей видимости, связан с увеличением газоусадочной пористости, снижающей плотность сплава в твердом состоянии и наблюдаемой в слитках из оловянистых бронз, полученных ири ьысхких температурах заливки [5].
Такум образом, угаром основных легирующих элементов при литье бронзы Бр.ОСЦН 10-13-2-2, заливаемой с высоких температур, можно пренебречь. При плавке бронзы в тигле из силицированного графита соединения кремния, выделяющиеся на стенках тигля и всплывающие на поверхность расплава в виде вязкой пены, не взаимодействуют с самим расплавом. Плотность бронзы снижается при литье перегретого расплава, что связано с уменьшением концентрации свинца вследствие усиления процесса обратной ликвации, а также с увеличением газоусадочной пористости в отливках.
Список литературы
1. Корчмит A.B. Механические свойства центробежных отливок из Бр. ОСЦН 10-13-2-2 в зависимости от условий литья // Сб. тр. IV Международной научной конференции «Прочность и разрушение материалов и конструкций» (Оренбург, 15-17 февраля, 2005 г.). -М.: РАЕ, 2005.- С
2. Корчмит А. В. Структура и свойства Бр. ОСЦН 10-13-2-2 при литье в кокиль в зависимости от температуры расплава // Сб. тр. Ill Международной научно-технической конференции «Материалы и технологии XXI века» (Пенза, 28 февраля - 1 марта, 2005 г.). -Пенза: Приволжский Дом знаний, 2005.- С. 11-14.
3. Новиков A.B., Цыпин М.И., Фридман Л.П. К вопросу о ликвационных явлениях в слитках бронзы Бр.ОЦС 4-4-2,5 // Труды ин-та ядерной физики АН Каз. ССР. - 1959. -Т.2. - С. 151-152.
4. Вернер Е.Э. Влияние добавок некоторых элементов на ликвацию свинца высокосвинцовистой бронзы // Сб. докладов «Фасонное литье медных сплавов». - М.: Маш-гиз, 1957. - с. 52-64.
5. Чурсин В.М. Условия получения равнопрочных отливок из медных сплавов //Литейное производство. - 1963. - №7. - С. 6-10.
Алгоритмическое обеспечение самообучающейся адаптивной технплогической системы
Д. И. ПЕТРЕШИН, канд. техн. наук, доцент, БГТУ, г. Брянск
Работа самообучающейся адаптивной технологической системы (CATC) управления параметрами качества обработанной поверхности при механической обработке заключается в получении математической модели, связывающей параметры качества поверхности с условиями обработки, и использовании её для адаптивного управления технологической системой по заданному параметру качества. Исходя из этого система должна иметь в своем составе вычислительное устройство, двунаправленный канал связи с технологической системой, датчики для контроля выходных параметров процесса резания, а также программное и алгоритмическое обеспечение [1]. Таким образом, струк-
турная схема CATC имеет вид, представленный на рис. 1. CATC разрабатывается на базе токарного станка модели 16Ы6 ФЗ с УЧПУ NC200.
В состав системы входят следующие элементы: технологическая система (ТС); датчик (Д), снимающий информацию о текущем значении параметра качества обработанной поверхности; контроллер сопряжения (КС) датчика с ПЭВМ и ПЭВМ с устройством числового программного управления (УЧПУ) типа NC200 (класс PCNC); ПЭВМ, исполняющая роль управляющей системы и содержащая алгоритм работы CATC.
При создании CATC и автоматизированных систем
12|Щ № 1 (30)2006
