СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ СИЛУМИНОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ И АКУСТОДЕМПФИРУЮЩИХ СВОЙСТВ

Изобретение относится к металлургии и литейно-му производству и может быть использовано для получения отливок, требующих высокий уровень механических и литейных свойств. Так, например, корпусные детали, крышки, радиаторы отопи-тельных систем.
Целью изобретения является повышение механических и акустодемпфирующих свойств, промышленных силуминов.
Поставленная цель достигается расплавлением сплава, дегазацией расплава, удалением шлака с поверхности, и модифицированием расплава металлической сурьмой в количествах 0,1-1,0 мас. %

Изобретение относится к металлургии и литейному производству и может быть использовано для получения отливок, требующих высокие механические и литейные свойства, (корпусные де-тали, крышки, радиаторы отопительных систем и. т. п.)
Прототипом данного изобретения является способ модифицирования силуминов, включающий обработку расплава, дегазация, введение модификатора при температуре модифицирования и выдержку расплава силумина с модификатором, удаления шлака, присадку фосфористой медью [1].
Фосфористый мед является тактическим материалом и при температурах плавки сплавов вызывает загрязнение окружающей среды.
Целью изобретения является разработка способа повышения механических и акустодемпфирующих свойств, промышленных силуминов, модифицированием их сурьмой.
Предлагаемый способ включает расплавление силумина, его нагрева до температуры модифицирования, дегазацию расплава введением модификатора при температуре модифицирования и выдержку расплава силумина с модификатором, удаление шлака. Для достижения цели модифицирование силумина осуществляется металлической сурьмой в количествах 0,01-1,0 мас. % от веса силумина.
Сплавы для исследования были получены в тиглях из оксида алюминия в шахтной лабораторной печи типа СШОЛ (Сопротивление шахтное опытное лабораторное) в интервале температур 750-850°Сс использованием силуминов марок AK7, AK12 и сурьмы марки СуМ1. Каждый вари-ант сплава сплавлялась отдельно в открытой печи сопротивления, в графитовых или корундовых тиглях. После расплавления шихты и удаления шлака отливали клиновые пробы и цилиндрические образцы в кокиль размером 200х15 для механических испытаний согласно ГОСТ-1497-84 и пластины размером 50х50х10 для изучения акустодемпфирующих свойств сплавов. Определялись механические и коррозионно-электрохимические свойства сплавов при комнатной и при повышенных температурах. Аналитический контроль основных компонентов литейных алюминиевых сплавов проводился спектральным методом по стандартным (эталонным) образцам.
Основные структурные составляющие сплава - дендриты алюминиевого твердого раствора (Al) и алюминиево-кремниевая эвтектика Si + (Al). В связи со значительным концентрационным интервалом сплава AK12 по кремнию в структуре может наблюдаться небольшое количество первичных дендритов (Al), а также первичные кристаллы кремния в виде компактных полиэдров. С ростом концентрации железа и при уменьшении концентрации марганца в эвтектической структурной составляющей сплава увеличивается число иглообразных сечений пластинчатых кристаллов -фазы. Обычно эти кристаллы отличаются от пластинчатых ответвлений эвтектического кремния более четкой огранкой и светлой окраской, однако при варьировании содержания примесей и режимов травления их окраска может изменяться до темно - коричневой.
Основными структурными составляющими для сплава АК7 – являются дендриты алюминиевого твердого раствора (Аl) и алюминиево – кремниевая эвтектика Si + (Al), содержащая значительное число пластинчатых кристаллов -фазы. Поэтому эвтектическую составляющую сплава можно квалифицировать как тройную эвтектику Si + + (Al). В зависимости от режимов травления кристаллы -фазы изменяют окраску от светло – серой до темно – коричневой. При повышении содержания железа в сплаве до верхнего предела количество кристаллов -фазы растет, что при-водит к снижению прочности и пластичности сплава.
По данным экспериментальных исследований акустодемпфирующих и механических свойств (табл.), установлено, что с повышением содержания модифицирующего элемента: сурьмы – до 0,1 и 0,5 мас. % уровень скорости затухания звука и механических свойств значительно возрастает по сравнению с исходными не модифицированным сплавам. Это, по-видимому, связано с улучшением структуры, наличием мелкого зерна, благодаря модифицирующему эффекту сурьмы.
Характер изменения звукоизлучения сплавов разного состава одинаковый. Высоким звукоизлучением обладают сплавы в исходном состоянии, сплавы АК12, АК7 и сплавы с низким содержанием модифицирующих элементов: сплавы АК12 + 0,01 Sb, AK7 + 0,01 Sb.
Для установления связи между звукоизлучением и демпфирующим свойством исследовали скорость затухания звука и коэффициент внутреннего трения в зависимости от изменения концентраций модифицирующего элемента. Сплавы с низкими звукоизлучениями обладают высокими скоростями затухания звука и коэффициентом внутреннего трения.
Модифицирование промышленных силуминов сурьмой, также улучшает их механические свойства. С увеличением содержания модифицирующих элементов механические свойства сплавов сначала повышаются и затем убывают. Максимальное значение механических свойств, приходится на сплавы с лучшими акустодемпфирующими свойствами.
Таким образом, на основе полученных экспериментальных данных связывающих акустодемпфирующие и механические свойства, можно определить оптимальные соотношения модифицирующего элемента-сурьмы в промышленных силуминах которое составляет 0,05 <Sb< 0,5 мас. %
Исследование акустодемпфирующих свойств модифицированных силуминов показало, что отливки втулок из данной группы сплавов успешно могут быть использованы в качестве шумопоглощающих приспособлений в формовочных машинах при формовке моделей и стержней. В случае использования добавок сурьмы, как модификатора силуминов интенсивность звукопоглощения воз-растает в 1,7 раз.
Механические и акустодемпфирующие свойства промышленных силуминов, модифицированных сурьмой по перелагаемому способу
Таблица



Способы Состав сплава, мас.% Механические свойства Демпфирующие свойства

в, МПа δ,
% НВ, МПа скорость затухания звука dз, дБ/мс коэффициент внутр. трения, К
АК7 176 2,4 56 2,42 0,19

Предлагаемый
способ АК7 + 0,01 Sb 207 3,6 72 2,63 0,22
+ 0,05 Sb 207 4,0 76 2,92 0,28
+ 0,1 Sb 216 5,6 77 3,46 0,36
+ 0,5 Sb 218 7,0 79 3,85 0,45
+ 1,0 Sb 206 4,2 75 3,08 0,26
АК12 192 5,2 48 2,18 0,16
АК12 + 0,01 Sb 215 7,2 59 2,36 0,17
+ 0,1 Sb 234 14,0 62 3,05 0,31
+ 0,5 Sb 236 13,0 63 3,64 0,40
+ 1,0 Sb 224 5,0 61 2,95 0,30

Известный способ АК7 16,0 1,9 50 2,35 0,40

АК12
18,5
4,3
45
2,01
0,14

1. .Способ модифицирования эвтектических силуминов. Патент РФ 2348718, класс С22С1/06, С22В9/10, 2007