РАЗДЕЛ 2
МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ СЕКЦИЙ РАДИАТОРОВ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ
СПЛАВОВ АК12М2 И АК12
Как уже отмечалось, процесс литья под давлением включает приготовление алюминиевого расплава и формирование из него изделия на машине литья под давлением по определенной технологии с заданными силовыми, скоростными и термовременными параметрами. Указанные параметры устанавливаются сопоставлением их значений и качества отливок.
Для разработки технологии литья секций радиаторов из алюминиевых сплавов АК12М2 и АК12, определения значений параметров плавки и прессования сплавов, обеспечивающих качество литых секций в соответствии с условиями на их приемку, проведены исследования с использованием следующих методов.
2.1 Методы приготовления алюминиевых сплавов АК12М2, АК12 и оценка их качества
Опытные плавки по исследованию качества алюминиевых расплавов проводились на лабораторной тигельной емкостью 1 кг, промышленных газовых печах "Колеман" и электрических печах САТ емкостью 250 кг. Температура внутри лабораторной печи контролировалась термопарой, подсоединенной к прибору, шкала которого проградуирована в интервале температур 875 - 1023 К с точностью ± 279 К. Прибор устанавливался на поддержание температуры на уровне 1013 К.
Температура в газовой печи "Колеман" поддерживалась автоматически за счет средств газовой автоматики. В лабораторной и газовой печи использовались графитовые тигли. Свойства расплавов АК12М2 и АК12 оценивали на технологических пробах. В качестве шихты для приготовления алюминиевых сплавов применялись чушки из первичных материалов: (АК12М2 и АК12 - ДСТУ 2839-94 по ГОСТ 1583-93) и возврат собственного производства, полученный при литье секций (литники, промывники). Соотношение первичной шихты и возврата для сплава АК12М2 и АК12 составляло 55 и 45% соответственно. Проба на содержание водорода в жидком сплаве отбиралась из расплава до или после рафинирования и оценивалась по методике Гудченко А.П. [24]. Она основана на фиксации выделения первого пузырька водорода из расплава, который происходит в момент одинаковых давлений внутри расплава и создаваемого в пробе (рис. 2.1) посредством вакуумирования тигля с пробой жидкого металла.
Рис. 2.1 Прибор А.П. Гудченко для определения содержания водорода
в алюминии и его сплавах.
Прибор состоит из корпуса 1 и крышки 2, охлаждаемой проточной водой, которая подается по специальному трубопроводу. Крышка корпуса свободно лежит на кольце из вакуумной резины, наклеенном на борт корпуса. В центре крышки сделано смотровое окно с увеличительным стеклом 3.
В цепь печи сопротивления 4, установленной в корпусе прибора, включен реостат 5 для регулирования температуры печи. Корпус прибора соединен трубопроводом 6 с форвакуумным насосом 7 типа ВН-461 на трубопроводе установлены два манометра: манометр 8, который показывает разрежение от 760·1,3·10-3 Н/м2 до 200·1,3·10-3 Н/м2 и манометр 9, показывающий разрежение, а так же трехходовой кран 10.
В печь сопротивления устанавливают корундовый, алундовый или графитовый тигелек 11 емкостью 0,075 - 0,100 кг расплавленного алюминия.
Температура расплава в приборе контролируется хромель-алюмелевой термопарой 12, включенной в цепь потенциометра 13.
Количество водорода определяют по формуле:
, (2.1)
где S - содержание водорода, см3/100 г сплава;
Т - абсолютная температура металла в момент появления пузырька;
РН2 - парциальное давление водорода в момент появления пузырька;
А, В - константы, зависящие от типа сплава.
Подставляя в формулу (2.1) соответствующие константы из таблиц, показатели давления и температуру при которой появился первый пузырек определяется содержание водорода в испытуемых сплавах АК12М2 и АК12.
Свойства сплавов в твердом состоянии определяли на образцах для механических испытаний и технологических пробах для проведения химического анализа газовой пористости и заполняемости тонких ребер, микроструктуры, герметичности.
Образцы для механических испытаний отливали в двухместный кокиль. Размеры образцов приведены на рис. 2.2.
Рис. 2.2 Схема образца для испытаний механических свойств
сплавов.
Испытания показателей ув и д на образцах проводили на машине мод. ИМ4-30, твердости (НВ) - на твердомере ТШ-2М.
Микроструктуру сплавов АК12М2 и АК12 определяли на микроскопе с увеличением 200 на шлифах, выполненных в местах разрыва образцов после механических испытаний. Состав травителя: 0,025 кг хлорного железа, 25х 10-6 м3 воды, 50х10-6 м3 HCl концентрированной. Темную пленку после травления снимали погружением на 5 - 10 с в концентрированную азотную кислоту. Химический анализ выполняли на установке "Спектролаб" (Германия). Образцы для анализа отливали в кокиль. Размер образцов - диаметр 0,035 м, высота 0,040 - 0,080 м. Общий вид установки "Спектролаб" и образцов после испытаний представлен на рис. 2.3.
Рис. 2.3 Общий вид установки "Спектролаб" для проведения
химического анализа и образцов для испытаний размещены
сверху на приборе.
"Спектролаб" имеет модульную конструкцию, включающую: воздушную оптику, ультрафиолетовую оптику; подставку для искрового разряда; зажим образца из контролируемого алюминиевого сплава; источник искры.
Работа этого прибора основана на анализе спектра, возникающего при испарении сплава с поверхности контролируемого образца. Указанное испарение происходит от искры, возникающей посредством подачи напряжения в 220 В, которое при низком токе ионизирует зазор между образцом и электродом. В зависимости о