РОЗДІЛ 2
МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Матеріали та технологія виготовлення зразків
Дослідження проводили на зразках алюмінієвих сплавів Д16Т та АК9М2 (табл.2.1).
Сплав Д16Т (рис.2.1 а) системи Al-Cu-Mg представляє собою низьколегований
твердий розчин на базі алюмінію і інтерметалідні фази CuAl2 (и-фаза), Mg2Si,
Al2CuMg (S- фаза), що виділяються в результаті термічної обробки. Ці фази
зумовлюють зміцнення сплаву, але в свою чергу створюють його локальну
електрохімічну гетерогенність [12]. Сплав АК9М2 відноситься до системи Al-Si
(рис.2.1 б) має дендритну структуру, яка складається з a - твердого розчину і
евтектики a+ Si і характеризується високими ливарними властивостями.
В табл. 2.1 приведений хімічний склад досліджуваних сплавів та механічні
характеристики
Таблиця 2.1
Хімічний склад та механічні властивості алюмінієвих сплавів
Сплав
Вміст елементів, %
ssb,
МПа
ss02,
МПа
д, %
Сu
Mg
Zn
Mn
Si
Інші
комп.
Д16Т
4,12
1,65
0,18
0,42
0,07
Fe-0,67
Zn-0.65
450
330
12,8
АК9М2
1,01
0,6
0,44
0,2
9,12
Fe-0,67
Pb-0,11
Sn-0,1
160
80
Сплав Д16Т обробляли за рекомендованими в літературі режимами [12]. Сплав АК9М2
був одержаний за допомогою лиття під тиском за рекомендованими режимами [7].
Рис. 2.1. Мікроструктура сплавів Д16Т (a) і АК9М2 (б).
Дослідження опору сплавів втомі та корозійній втомі проводили на круглих
зразках з діаметром робочої частини 10 мм (рис. 2.2), форма яких відповідає
ГОСТ 23026-78.
Рис. 2.2. Зразки для втомних (а) і корозійно-втомних досліджень (б):
1 – зразок; 2 – фторопластова втулка.
Для корозійно-втомних досліджень на зразки (рис. 2.2 б), запресовували
фторопластові втулки 2 і виділяли робочу частину водостійким покриттям (ТУ
6-15-1129-78).
Після токарної обробки припуск на шліфування складав 0,35 мм. Шліфування
проводили електрокорундовими кругами марки ЭБ25СМІК за режимом: швидкість
обертання зразка 3 м/хв, лінійна швидкість каменю 30 м/сек., глибина шліфування
при останньому проході 0,005 мм/об. Шорсткість поверхні становила Rz=2,5 мкм.
Зразки для електрохімічних досліджень без навантажень (рис. 2.3 а), що мали
форму циліндра, запресовували у фторопластові втулки (рис. 2.3 б). Робочу
частину зразка з втулкою зачищали на шліфувальному папері М40. Площа робочої
частини такого зразка дорівнювала 0,1±0,01 см2.
Рис. 2.3. Зразок для електрохімічних досліджень:
а – зразок; б – фторопластова втулка.
Визначення внутрішніх напружень, які виникають в поверхневих шарах в результаті
різних видів поверхневої обробки визначали на плоских зразках розміром 96х15х4
мм. Одну із його поверхонь 96х15 мм обробляли за режимами, наведеними нижче.
. Методика поверхневого зміцнення зразків пластичним деформуванням
Застосовували два методи поверхневого пластичного деформування: обробку
кульками і обкочування роликами. Для сплаву АК9М2 додатково для визначення
впливу форми дробу, використовували корунд неправильної форми.
Дробоструминну обробку зразків проводили пневматичним методом подачі дробу в
пістолетом SB-4 [72]. Робоча камера була забезпечена пристроєм для обігу дробу
і можливості видалення дефектного дробу. Режими дробоструминної обробки
наведені у табл. 2.2.
Таблиця 2.2
Режими дробоструминної оброки алюмінієвих сплавів
Параметри обробки
Д16Т
АК9М2
Форма та розмір дробу, мм
круглий
Ж0,43
круглий
Ж0,43
колотий
0,43-2
Матеріал та твердість
сталь,
470HV
сталь,
470HV
корунд
Тиск повітря, МПа
0,45
0,35
0,55
Інтенсивність обробки на плиті Альмена
Тип (А І)
0,35
0,33
Відстань від сопла до оброблюваної поверхні, мм
200
200
175
Час обробки
2х60
2х60
2х60
Шорсткість поверхні, RZ
10
10
Поверхнево-пластичне деформування робочої частини круглих зразків здійснювали
трьохроликовим пристроєм, який закріпляли в супорт токарно-гвинторізного
верстата. Оптимальний режим обробки був підібраний на основі попередніх
досліджень: швидкість обертання зразка – 305 об/хв, подача – 0,1мм на 1 оборот,
число проходів – 2, навантаження на ролик з радіусом заокруглення робочої
частини 5,5 мм складало 350 Н для сплаву Д16Т і 175Н для сплаву АК9М2.
Обробку роликами плоских зразків проводили за допомогою пристрою (рис. 2.4),
який закріпляли на фрезерному верстаті.
Рис. 2.4. Схема поверхневої обробки плоских зразків:
1 – стіл; 2 – зразок; 3 – важіль;
4 – ролик; 5 – вісь верстата;
Р – навантаження.
На рухомому столі 1 жорстко закріпляли зразок 2, після чого проводили обробку
поверхні роликом з радіусом заокруглення робочої частини 5,5 мм за режимами: 1)
швидкість переміщення стола відносно ролика – 5,08 м/с; 2) подача – 0,1мм на 1
прохід; навантаження на ролик складало 350 Н для сплаву Д16Т і 175Н для сплаву
АК9М2. Шорсткість поверхні після обробки становила Rz=6 мкм.
Методика нанесення гальванічних нікелевого і цинкового покриттів
Гальванічне нікелеве та цинкове покриття наносили на поверхню сплаву Д16Т після
шліфування та після обробки роликами. З метою виключення небажаного впливу
водню, що має місце при електрохімічному знежиренні в гарячому лужному розчині,
знежирення поверхні зразків проводили “віденським вапном”.
Для забезпечення надійної адгезії покриття до підкладки проводили подвійну
цинкатну обробку [88, 89], внаслідок якої на поверхні осаджується тонка щільна
плівка цинку. Вона здійснювалась в два етапи: перший – протягом 30-60 с з
проміжковим стравлюванням в розчині азотної кислоти (450г/л), другий – протягом
10-15 с при кімнатній температурі в розчині ZnO – 100 г/л, NaOH – 500 г/л
Далі наносили підшар міді товщиною (1,5-2,0 мкм) з пірофосфатного електроліту
міднення [88]. Склад електроліту в г/л і режим електролізу:
CuSO4Ч2H2O----
- Київ+380960830922