WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

 

На правах рукописи

ЯКИМОВ ВИКТОР ИВАНОВИЧ

РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВОК ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ И МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ В АВИАСТРОЕНИИ

Специальность 05.16.04 – Литейное производство

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Комсомольск-на-Амуре – 2010

Работа выполнена в открытом акционерном обществе  «Комсомольское-на-Амуре авиационное  производственное объединение им. Ю.А. Гагарина» (ОАО «КнААПО») и ГОУВПО «Тихоокеанский государственный университет» ТОГУ (г. Хабаровск).

Научный консультант:

заслуженный деятель науки РФ, д.т.н., профессор Ри Хосен

Официальные оппоненты:

д.т.н., профессор  Мысик Раиса Константиновна  (г. Екатеринбург)

д.т.н., профессор  Бабкин Владимир Григорьевич (г. Красноярск)

д.т.н., профессор Черномас Вадим Владимирович (г. Комсомольск-на-Амуре)

Ведущая организация

Институт машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения Российской академии наук (г. Комсомольск-на-Амуре)

Защита состоится «27» февраля 2010 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.092.02 при Комсомольском-на-Амуре государственном техническом университете (ГОУ ВПО «КнАГТУ») по адресу: 681013, г. Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина, 27, КнАГТУ.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «КнАГТУ»Отзывы на автореферат, заверенные печатью организации, в двух экземплярах просим выслать по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан «__»__________2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

к.т.н., доцент Э.А. Дмитриев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Неуклонный рост технических требований и стремление к максимальному насыщению авиационной техники различного рода навигационной и специальной аппаратурой приводят к необходимости жесточайшей экономии материала при проектировании и серийном производстве летательных аппаратов.

Из теории расчета летательных аппаратов на прочность известно, что при равной прочности наименьшим весом обладает монолитная конструкция, выполненная горячей штамповкой или литьем с последующей минимальной механической обработкой. В этих случаях получение деталей значительно облегчается применением различных методов литья. Объем отливок, входящих в конструкции современных изделий авиационной техники, из года в год неизменно растет. Соответственно, из года в год возрастает уровень требований, предъявляемых к качеству фасонного листья.

Разработка новых технологических процессов, гарантирующих высокую плотность и герметичность отливок в процессе их производства, должна базироваться на тщательном изучении существующих технологических процессов, анализе причин и факторов проявления различного рода внутренних и наружных дефектов с разработкой и осуществлением мероприятий, предотвращающих проявление негерметичности как в отливках, так и в окончательно обработанных деталях.

Несмотря на большое количество научно-исследовательских работ, направленных на улучшение герметичности корпусных деталей пневмо и гидросистем, отливаемых из алюминиевых сплавов, эта задача остается  актуальной и еще до конца не решенной.

Важнейшей задачей, стоящей перед работниками различных отраслей народного хозяйства, также является всемерное сокращение норм расхода материалов при изготовлении изделий. Особенно большие резервы экономии металла могут быть реализованы при широком внедрении прогрессивной технологии производства изделий по схеме литье-штамповка. В первую очередь, при внедрении прогрессивной технологии обработки металлов давлением, необходимо решить задачу подготовки заготовок, которые должны иметь стабильную массу и геометрию, близкую к исходному профилю для штамповки. Применение литых заготовок, имеющих оптимальную форму, с точки зрения последующей деформации, обеспечивает существенную экономию металла в сравнении с общепринятой технологической схемой, предусматривающей выплавку слитков, получение деформированной заготовки и окончательную штамповку полуфабрикатов. При этом сокращаются транспортные операции, уменьшается количество нагревов и переходов при штамповке.

Улучшение эксплуатационных характеристик литой детали достигается, главным образом, в результате повышения физико-механической однородности металла, сокращения макро-, микро- и субмикроскопических дефектов. Один из путей повышения качества отливок – использование физико-механических методов воздействия на расплав, позволяющих повысить механические и эксплуатационные свойства отливок.

Таким образом, разработка технологии приготовления литейных и деформируемых алюминиевых сплавов на основе отходов собственного производства является важной народнохозяйственной задачей, для решения которой необходимо совершенствование методов рафинирования расплавов для повышения плотности, герметичности отливок и коэффициента использования материала за счет применения литых заготовок под штамповку.

Среди большого числа различных материалов, применяемых в современной авиационной технике, видное место отводится производству и использованию в народном хозяйстве цветных сплавов, особенно легких, к числу которых относятся магниевые сплавы.

Магниевые сплавы – наиболее легкие из используемых в авиационной промышленности материалов находят разнообразное промышленное применение. Высокая удельная прочность обуславливает целесообразность их использования в первую очередь в тех случаях, когда имеет большое значение снижение веса конструкций в самолетостроении, ракетной и космической технике. Кроме того, магниевые сплавы нашли применение в качестве материалов с высокими физическими и химическими свойствами.

В условиях рыночной экономики, дефицита металла и энергоносителей производство качественного литья является первостепенной задачей литейного производства. Это в полной мере относится к производству магниевых отливок. Для производства конкурентоспособных отливок необходимо создание эффективных технологий повышения свойств сплава и качество отливки из него. К числу мер, позволяющих решить такую задачу, относится наиболее эффективное обеспечение надежной защиты расплава от возгорания, высокой чистоты материала отливок по флюсовым, газовым и неметаллическим включениям, ухудшающим практически все показатели качества литого металла. Это достигается в результате изыскания и совершенствования методов защиты расплава от возгорания, рафинирования и модифицирования расплавов для повышения механических свойств, плотности, герметичности отливок.

Настоящая работа состоит из пяти основных разделов:

  • разработка технологии получения литых заготовок из алюминиевых сплавов путем совершенствования процесса рафинирования расплава и создания соответствующего оборудования для его осуществления;
  • разработка технологии получения литых заготовок из сплава марки АК4-1 на основе отходов кузнечно-штамповочного производства для последующей штамповки (литье-штамповка);
  • разработка технологии получения герметичных отливок из магниевых сплавов путем совершенствования процесса рафинирования расплава при флюсовом приготовлении; разработка технологии получения коррозионностойких отливок из магниевых сплавов путем совершенствования и разработки новых процессов приготовления магниевых сплавов при бесфлюсовом приготовлении и создание соответствующего оборудования для его осуществления;
  • производственные испытания и внедрение разработанных технологических процессов в производство в литейном цехе ОАО «Комсомольского-на-Амуре авиационного объединения» (ОАО «КнААПО»);
  • исследования влияния облучения расплава наносекундными электромагнитными импульсами (НЭМИ) и вибраций  на процессы кристаллизации, структурообразования и свойства алюминиевых и магниевых сплавов.

Актуальность темы диссертации также подтверждена выполнением научно-исследовательских и внедренческих работ в рамках: приказа Министра авиационной промышленности, приказа по Институту (НИАТ), плана совместных работ и хоздоговоров с предприятием п.я. М-5873 (в настоящее время ОАО «КнААПО»).

Цель работы заключалась в разработке и внедрении ресурсосберегающих технологий плавки и разливки алюминиевых и магниевых сплавов для повышения качества и свойств отливок, получении заготовок методами литья-штамповки с высокими эксплуатационными свойствами из алюминиевых отходов кузнечно-штамповочного производства.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

  • исследование различных методов обработки алюминиевых расплавов и модернизация существующего оборудования для их осуществления;
  • исследование влияния различных способов приготовления магниевых сплавов под слоем флюса и в газовой защитной среде на газосодержание, герметичность и механические свойства;
  • исследование и разработка новых методов обработки алюминиевых и магниевых сплавов и создание специальных устройств и оборудования для их осуществления;
  • исследование зависимостей механических свойств изделий от способов их получения и режимов термообработки алюминиевых сплавов;
  • исследование и разработка новых технологических процессов разливки (в среде защитного газа) алюминиевых и магниевых сплавов;
  • исследование структуры и химической однородности производственного спектрального эталона из алюминиевых и магниевых сплавов;
  • исследование и разработка технологических процессов производства литых заготовок из отходов деформируемых алюминиевых сплавов для последующей штамповки (литье-штамповка);
  • разработка методов повторно-статических испытаний изделий (усталостное разрушение, усталостная прочность, фактическая прочность) и сравнительная оценка эксплуатационных свойств деталей, изготовленных методом штамповки из литых и прессованных заготовок;
  • исследование влияния параметров генератора наносекундных электромагнитных импульсов (НЭМИ) и вибрации на процессы кристаллизации, структурообразования и свойства алюминиевых сплавов;
  • производственные испытания и внедрение разработанных технологических процессов.

Научная новизна

1. Установлена и научно обоснована закономерность изменения структуры, плотности, пористости, газосодержания, герметичности и физико-механических свойств авиационных алюминиевых и магниевых сплавов, а также уровень технологических потерь от способов рафинирования:

  • получены новые результаты по влиянию различных способов рафинирования (металлом-геттером, газофлюсовой смесью, вакуумированием, внутренним вакуумированием, фильтрацией, наносекундными электромагнитными импульсами) на газосодержание и механические свойства алюминиевых сплавов;
  • установлено, что вакуумирование расплава с одновременной его обработкой постоянным электрическим током (электровакуумная обработка) значительно снижает газосодержание в расплавах (до 0,05 см3/100г) и повышает механические свойства алюминиевых сплавов АЛ9 (АК7ч) и АЛ34 (АК8л) по сравнению с другими методами рафинирования и дано научное обоснование установленным зависимостям;
  • доказано и научно обосновано, что рафинирование магниевых сплавов (МЛ5, МЛ5пч) флюсами и электрическим током позволяет улучшать механические свойства (в с 240 до 255 МПа;   с 8,0 до 9,7 %) и снизить газосодержание и пористость;
  • установлено, что обработка магниевых сплавов постоянным электрическим током при бесфлюсовом приготовлении способствует понижению газосодержания в расплаве с 8…14 см3/100г до 4…5 см3/100г, повышению механических свойств сплава МЛ5 (в с 255 до 300 МПа; с 5,5 до 12 %), снижению брака отливок, особенно по герметичности с 50…60% до 5,0%;
  • применение газовой смеси (1…2% SF6 и СО2 остальное) при электрорафинировании сокращает цикл плавки, повышает производительность печей на 20%, уменьшает расход электроэнергии на 20 %, исключает брак по флюсовым включениям и уменьшает безвозвратные потери на 5 %.

2. Выявлена зависимость массы приготовляемого расплава от плотности тока и количества электричества, позволяющая аналитическим путем выбрать оптимальные параметры электрорафинирования алюминиевых и магниевых сплавов.

3. Установлено, что при приготовлении магниевых сплавов с использованием фильтрации газосодержание соответствует 7,0…8,0 см3/100г; размер зерна – 0,1…0,15 мм; в = 260…300 МПа; = 7..12 %.

4. Экспериментально доказана и научно обоснована необходимость защиты струи алюминиевых и магниевых сплавов инертными газами при их разливке по формам и установлены оптимальные режимы подачи газа.

5. Установлена и обоснована технологическая возможность и перспективность использования совмещенного процесса получения заготовок из алюминиевых отходов кузнечно-штамповочного производства литьем в кокиль и их последующей штамповкой (литье-штамповка).

6. Получены закономерности изменения строения расплавов, кристаллизационных параметров, физико-механических и эксплуатационных свойств алюминиевых (АК7ч, АК7) и магниевых (МЛ5) сплавов от продолжительности облучения расплавов электромагнитными наносекундными импульсами и влияния амплитуды напряжения генератора НЭМИ на вышеперечисленные параметры.

7. Выявлено положительное влияние вибрации расплава на процессы кристаллизации, структурообразования и свойства сплава АЛ9 (АК7ч).

Личный вклад автора

Автору принадлежит постановка задач данных исследований, обоснование и разработка основных положений, определяющих научную новизну и практическую значимость.

Результаты экспериментальных и теоретических исследований, изложенные в диссертации, получены лично автором или при его участии под руководством научного консультанта.

Практическая значимость и реализация результатов работы

На основе экспериментальных исследований разработаны:

-технологические процессы газофлюсового рафинирования, рафинирования с применением дегазирующей таблетки «Эвтектика», электровакуумного рафинирования алюминиевых сплавов;

-технологический процесс литья и термической обработки высокопрочных алюминиевых сплавов;

-технологический процесс литья-штамповки деталей из отходов кузнечно-штамповочного деформируемого алюминиевого сплава марки АК4-1, обеспечивающий повышение коэффициента использования материала.

-технологический процесс заливки алюминиевых сплавов в инертной среде.

-технологический процесс электрорафинирования магниевых сплавов при приготовлении под слоем флюса;

-технологический процесс бесфлюсового приготовления магниевых сплавов;

-технологический процесс разливки магниевых сплавов по формам в струе защитного газа.

Все эти технологические процессы нашли практическое применение на ОАО «КнААПО» на участках алюминиевого и магниевого литья, оснащенных плавильно-раздаточными печами собственной конструкции.

Суммарный экономический эффект от внедрения на ОАО «КнААПО» составил 21786 тыс. рублей.

Результаты работы внедрены в учебный процесс при чтении лекций и выполнении лабораторных работ по дисциплинам «Технологические основы производства отливок» и «Плавка литейных сплавов» кафедры «Машины и технология литейного производства» в ГОУ ВПО КнАГТУ и «Литейное производство и технология металлов» в ТОГТУ.

Апробация работы.  Основные результаты работы доложены и обсуждены на научно-технической конференции «Повышения эффективности производства литых заготовок» (Комсомольск-на-Амуре, 1981 г.); XXX11 Всесоюзной научно-технической конференции литейщиков «Повышение технического уровня литейного производства предприятия Сибири и Дальнего Востока» (Улан-Удэ, 1982 г.); научно-технической конференции «Вопросы теории и технологии литейных процессов» (Комсомольск-на-Амуре, 1985 г.); Всесоюзном семинаре «Ускорение научно-технического прогресса в литейном производстве Дальнего Востока» (Комсомольск-на-Амуре, 1986 г.); XVII отраслевой научно-технической конференции «Пути технического перевооружения производства в современных экономических условиях» (Комсомольск-на-Амуре, 1998 г.); II Всероссийской научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении» (Пенза, 200 г.); межрегиональной научно-технической конференции «Роль науки, новой техники и технологий в экономическом развитии регионов» (г. Хабаровск, 2001 г.), международном симпозиуме «! Russian Technical News Letter». (Tokio. Rotobo. 2001); Первой научно-технической конференции «Генезис, теория и технология литых материалов». (20-24 мая 2002 г.). Владимир-Суздаль, Россия.2002; международной научной конференции «Нелинейная динамика и прикладная синергетика». (Комсомольск-на-Амуре, 23-27 сентября 2002 г.); Восьмом международном симпозиуме «Авиационные технологии XXI века: достижения науки и новые идеи» (ЦАГИ. Жуковский, 2003), Дальневосточном инновационном форуме с международным участием (23-26 сентября 2003 г.); второй научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Исследования и перспективные разработки в авиационной промышленности». (Москва. МАИ. 2004); V Международном форуме «Высокие технологии XXI века». (Москва. 2004); Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы и пути решения инвестиционной и информационной политики на предприятиях Хабаровского края. Технопарки. Инновационные центры». (Комсомольск-на-Амуре, 2005 г.); XX научно-технической конференции ОАО «КнААПО им. Ю.А. Гагарина «Созданию самолетов – высокие технологии» (Комсомольск-на-Амуре, 2004 г.); седьмом съезде литейщиков России (Новосибирск. 2005); третьей конференции Владивосток-Комсомольск-на-Амуре, сентябрь 2004. «Проблемы механики сплошных сред и смежные вопросы технологии машиностроения»; на Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы и пути решения инвестиционной и информационной политики на предприятиях Хабаровского края. Технопарки. Инновационные центры» (Комсомольск-на-Амуре 2005 г.); на седьмом съезде литейщиков России. (Новосибирск 2005 г.); на международной научно-практической конференции . (Посвящается 50-летию КнАГТУ. Комсомольск-наАмуре. 3 – 5 октября 2005 г.); на 4-ой международной конференции «Авиация и космонавтика-2005». (М. МАИ. 2005 г.); на  международной научно-практической конференции «Повышение эффективности инвестиционной и инновационной деятельности в дальневосточном регионе и странах АТР». (Комсомольск-на-Амуре, 3 – 5 октября 2005 г.); на восьмом съезде литейщиков России. (Ростов-на-Дону, 23-27 апреля 2007г.);: oп international VIII Russia-China Symposium: two volumes. «Modern materials and technologies 2007» (Khabarovsk, 17-18 October, 2007 г.); на Всероссийской научно-практической конференции «Новые технологии и материалы. Инновации и инвестиции в промышленности Дальнего Востока». (г. Комсомольск-на-Амуре, 15-19 октября 2007 г.); (2009).

Публикации

Основные результаты исследований опубликованы в 100 работах, в том числе, в 4 монографиях, в 56 статьях в сборниках научно-технических конференций и семинарах, в 26 статьях в центральных технических журналах и 14 изобретениях.

Объем работы

Диссертация состоит из введения, 5 глав, библиографического списка и  приложений. Материалы работы изложены на 458 страницах, содержит 41 таблицу, иллюстрированы 86 рисунками. Список литературы содержит 367 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель, задачи исследований и методы ее достижения, показаны научная новизна и практическая значимость, результаты апробации работы и публикации.

В первой главе, на основе отечественной и зарубежной литературы, рассмотрено современное научное  представление о методах рафинирования алюминиевых сплавов, природе нахождения и взаимодействия газов в алюминии.  Показано, что основным неметаллическим включением является Al2О3, а источником газовой пористости в отливках является водород. Обосновано, что увеличенному содержанию окиси алюминия в расплаве сопутствует повышенная газонасыщенность. Рассмотрены виды нахождения водорода в сплаве и показано, что водород в расплавах может находиться в молекулярном, атомарном, ионизированном состояниях. Причем в ионизированном состоянии водород способен образовывать с окислами сложные комплексы, природа которых объясняется по-разному. Наибольшего признания получила теория электростатического взаимодействия. Исходя из этого представления исследователями были предприняты попытки рафинировать алюминиевые сплавы постоянным электрическим током. Наилучшие результаты по очистке сплавов от неметаллических включений достигнуты при обработке расплава в совокупности с другими методами рафинирования.

В то же время, полученные данные не всегда подтверждают эффективность действия постоянного электрического тока на дегазацию алюминиевых расплавов. Вследствие этого данный метод рафинирования пока не нашел применения в промышленности и требует дальнейшего исследования для совершенствования и разработки оптимальных режимов проведения процесса.

Кроме обработки электрическим током рассмотрены другие перспективные методы рафинирования алюминиевых сплавов: вакуумирование, внутреннее вакуумирование, обработка металлом-геттером, газофлюсовая обработка.

Большой вклад в развитие рафинирования алюминиевых сплавов внесли Российские исследователи: Альтман М.Б., Бабкин В.Г., Белов В.Д.,., Добаткин В.И., Курдюмов А.В.,  Ловцов Д.П., Никитин В.И., Пикунов М.В., Постников Н.С., Селянин И.Ф., Спасский А.Г., Рыжиков А.А., Ри Хосен, Родин А.Я и др.

Улучшение эксплуатационных характеристик литой детали достигается, главным образом, в результате повышения физико-химической однородности металла, сокращения макро-, микро- и субмикроскопических дефектов. Один из путей повышения качества отливок – использование физико-механических методов воздействия на расплавы.

Штамповка литых заготовок – один из прогрессивных технологических процессов, позволяющий получать плотные заготовки с высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами. Экспериментальным исследованиям и практическому использованию процессов литья-штамповки посвящены работы Езжева А.С., Кранкова Е.С., Курочкина М.А., Кузнецова Б.Л., Подольского М.С. и др. В этих работах  для получения отливок использовались ограниченный круг сплавов, в том числе латуни марок ЛС 59-1, сплавы ЭИ 698 и ЭП 742, литейный алюминиевый сплав ВАЛ-10, титановые сплавы.

Анализ известных работ, посвященный литью-штамповке, позволил сделать вывод о необходимости дальнейших исследований, направленных на возможность использования метода литья-штамповки для получения заготовок из отходов деформируемых алюминиевых сплавов.

Таким образом, для улучшения качества заготовок необходимо создать единый метод рафинирования алюминиевых сплавов применительно к соответствующему оборудованию, составу сплава и требованиям полуфабрикатов; для сокращения норм расхода материалов и использования отходов собственного производства необходимо исследовать и разработать совмещенный процесс получения заготовок методом литья в кокиль и их последующей штамповки из отходов деформируемого алюминиевого сплава АК4-1.

В данной главе также рассмотрено на основе обзора отечественной и зарубежной литературы современное научное  представление о методах приготовления и модифицировании магниевых сплавов; природе взаимодействия магния с газами, покрывными и рафинирующими флюсами, легирующими компонентами, печной атмосферой, а также приведен перечень оборудования для их осуществления. Основным источником неметаллических включений является MgО, а источником газовой пористости в отливках является водород. Установлено, что увеличенному содержанию окиси магния в расплаве соответствует повышенная газонасыщенность. В литературе отсутствуют сведения о влиянии постоянного электрического тока на газосодержание и свойства магниевых сплавов. Вследствие этого данный метод обработки магниевых сплавов требует всесторонних исследований для выявления влияния постоянного электрического тока на дегазацию, структуру отливок, механические свойства и разработки оптимальных режимов проведения этого процесса.

Также рассмотрены другие методы рафинирования магниевых сплавов: продувка инертными и активными газами, выстаиванием, обработка расплава наносекундными электромагнитными импульсами (НЭМИ).

Большой вклад в развитие теории приготовления магниевых сплавов внесли Российские исследователи: Альтман М.Б., Гуреев И.И., Чухров М.В., Лебедев А.А., Шаров М.В., Гудченко А.П. и др.

Магний, обладая высокой химической активностью, легко окисляется. Поэтому плавка магниевых сплавов проводится под защитой покрывных флюсов, состоящих из сплава хлористых и фтористых солей щелочных и щелочноземельных металлов (ВИ2, ФЛ5-3, №2 и др.). Флюсы надежно защищают металлы от загорания, но вследствие протекающих реакций выделяются в атмосферу цеха хлор, фтор, хлористый и фтористый водород. Кроме того, флюс способствует образованию флюсовых и оксидных включений в отливках.

В настоящее время у нас в стране и за рубежом обращают внимание на вопрос бесфлюсовой плавки. В качестве газовых сред используют как активные, так и инертные газы. Причем, оптимальный состав защитной газовой среды для различных марок магниевых сплавов различный.

Экспериментальным исследованиям и практическому использованию процесса бесфлюсового приготовления магниевых сплавов посвящены работы Лебедева А.А., Мухиной И.Ю., Сарычихина Н.А., Дружинина Б.Н., Шарова М.В., Бобрышева Б.Л., Александрова Ю.П., Пономаренко А.М., Бондарева Б.И. и др.

Таким образом, для улучшения качества литых заготовок необходимо разработать и внедрить в производство ресурсосберегающие технологии плавки, приготовления и разливки магниевых сплавов.

Исходя из этого, для решения данной проблемы, сформулирована цель и определены задачи исследований.

Во второй главе изложена методика исследований.

Для приготовления сплавов использовалась лабораторная печь сопротивления собственного изготовления. Для вакуумирования расплава спроектированы и изготовлены специальный чугунный тигель с водоохлаждаемым буртиком и водоохлаждаемая крышка. Для приготовления магниевых сплавов использовался стальной тигель. Приведены технические характеристики печи. Создание вакуума над расплавом осуществлялось одноступенчатым форвакуумным насосом типа РВН-200. Контроль температуры расплав  осуществлялся потенциометром типа КСП, гр. Х.А. Для преобразования переменного тока в постоянный применялся выпрямитель на диодах В-200 с тиристорной цепью управления, позволяющей осуществлять плавную регулировку тока в пределах 10…100 А. Для качественной оценки качества алюминиевого сплава по ходу плавки брали вакуумные пробы, которые разрезались по вертикальной оси и изготавливались макрошлифы. Для получения вакуумных проб использовалась установка собственного изготовления. Для гидростатического взвешивания образцов применялись весы ВК-500, точность измерения 0,001 г. Газосодержания в алюминиевых и магниевых расплавах определяли на установке Гудченко. Для сравнительного газосодержания алюминиевого сплава определялась плотность проб гидростатическим методом. Наряду с анализом на газосодержание приготовляемые алюминиевые сплавы проверялись на наличие твердых неметаллических включений по технологическим пробам Добаткина.

Для дегазации расплава металлом-геттером изготовлено устройство для введения рафинирующих средств в расплав. Для проведения процесса дегазации расплава внутренним вакуумированием использовался фильтр, состоящий из титанового корпуса и пористой графитовой вставки толщиной 10 мм. Посадку фильтра осуществляли на огнеупорный цемент.

Для рафинирования алюминиевых сплавов газофлюсовой смесью спроектировано и изготовлено специальное устройство.

Для обработки расплава постоянным током спроектирован и изготовлен электрод, состоящий из титанового стержня и герметично электроизолированного от него фланца.

Электрорафинирование магниевого расплава, приготовленного под слоем флюса, проводилось посредством двух электродов, изготовленных из титанового сплава марки ОТ4. При бесфлюсовом приготовлении для процесса рафинирования и модифицирования использовалось газораспределительное устройство для подачи газов в расплав.

Для проведения процесса рафинирования и модифицирования с одновременной обработкой расплава током при бесфлюсовом приготовлении было спроектировано и изготовлено устройство, состоящее из двух электродов – газораспределительного и титанового стержня с электроизолированным фланцем.

Для проверки отливок на герметичность пузырьковым методом был спроектирован и изготовлен пневмостенд модели К1876-0000.

Структурный анализ проводился на микроскопе «Neofot - 22».

Для определения механических свойств сплава использовалась разрывная машина модели Р-10.

Для обработки расплавов наносекундными электромагнитными импульсами (НЭМИ) использовали генераторы НЭМИ модели ГНИ-01-1-6 и ГНИ-15-1 с регулируемой амплитудой импульсов напряжения.

Для измерения теплопроводности применялся метод сравнения прохождения теплового потока через  эталонный (12Х18Н10Т) и исследуемый образцы. Ддля уменьшения погрешности определения размера образцов применялся измерительный инструмент с ценой деления 0,01 мм и проводились многократные измерения линейных размеров, 1 ±0,2 %. Для снижения погрешности определения перепада температур применялись градуированные термопары, Т 1,5 %.

Исследования коррозионостойкости проводили «объемным» методом. Методика заключается в том, что в случае протекания процесса коррозии с водородной деполяризацией количество растворенного металла пропорционально количеству выделившегося водорода, что позволяет определить скорость коррозии по количеству выделившегося водорода. Параллельно определялась потеря массы образца по стандартной методике.

Кинетические исследования выполнены на дериватографе Q-1000 фирмы МОП при атмосферном давлении в среде воздуха при скорости нагрева 10 град/мин до температуры ~1000 оС. Ошибка измерения температуры не превышала ± 1 оС. Эталоном сравнения служил порошок аллунда Al2O3. Величина навесок составляла 0,2 г. Образец для испытания имел цилиндрическую форму диаметром 0,005 м и высотой 0,01 м.

Дериватограф использовался в Q-режиме, что позволило получить кривые потери (привеса) массы в так называемом квази-изотермическом (квази-изобарном) режиме. Образцы помещались в тигли из керамики, в одном было инертное вещество Al2O3, а в другом – исследуемый образец. Пространство печи  ограничивалось кварцевым стаканом, в котором свободно поступал воздух (окислительная среда) во время нагрева. Нагрев осуществлялся линейно в течение 120 мин с последующей 6-и часовой выдержкой. При этом автоматически проводилась запись дифференциальных кривых зависимостей температуры Тобр = f(Тэтал) [ДТА], массы m = f(Т,) и скорости окисления m = f(Т,) [ДТГ и ТГ соответственно]. На основании этих зависимостей определяли прирост массы образца в процессе окисления, причем привес массы относился к единичной его площади поверхности S , г/м2·час.

Износостойкость определялась по ГОСТ 23.2079 «Метод испытания материалов на износостойкость о нежестко закрепленные абразивные частицы».

Элементно-фазовый анализ выполнялся на установке LXA 8600 SUPEROB (Япония), электронно-микроскопическое исследование проводили на сканирующем электронном микроскопе EVO-50XP (фирма «Карл Цейс»).

В третьей главе для создания единого метода рафинирования применительно к соответствующему оборудованию, составу сплава и требованиям к сплавам исследовали влияние способов рафинирования на свойства литейных алюминиевых сплавов.

С этой целью исследовали и отрабатывали технологические параметры процесса рафинирования алюминиевых сплавов следующими методами: металлом-геттером, газофлюсовой смесью, электровакуумом, внутренним вакуумом с одновременной обработкой электрическим током, дегазирующей таблеткой «Эвтектика».

В данной главе приведены также результаты исследования по влиянию НЭМИ на процессы кристаллизации и структурообразования, физико-механические свойства алюминиевых сплавов, технологии литья и термической обработки высокопрочных алюминиевых сплавов на качество отливок, структуры и химической однородности производственного спектрального эталона из алюминиевых сплавов.

А также разработаны рекомендации по внедрению электровакуумного рафинирования алюминиевых сплавов на предприятиях авиационной промышленности, в частности на «КнААПО».

Эффективность дегазации металлом-геттером исследовали на сплаве АК8л (АЛ34). Качество сплава оценивали  по вакуумным пробам, микро- и макроанализам шлифов, химическому анализу, по результатам испытаний образцов на газосодержание и механические свойства.

Исследовали зависимость газосодержания в сплаве и механических свойств от времени обработки металлом – геттером при расходе последнего 0,2% от массы расплава. По средним значениям газосодержания и механических свойств построены кривые зависимости от времени обработки (рис. 1). Как видно, обработку расплава металлом-геттером эффективно проводить в течение 6…7 мин. Металл плавился в печи сопротивления мод. САТ-0,15 емкостью тигля 150 кг. После расплавления металла и достижения температуры 740 0С вводили фторцирконат калия (0,2 мас.%) с помощью колокольчика, изготовленного из титанового прутка в виде спирали (шаг витков 4…5 мм) с коническим хвостовиком,

переходящим в ручку. При погружении в расплав контакт фторцирконата калия с металлом осуществлялся по всей высоте колокольчика и по его периметру, что обеспечивало полную проработку расплава в отличие от обычного колокольчика. Титановую стружку марки ВТ–16 толщиной 0,10…0,15 мм и шириной 3…6 мм (0,2 % мас.%) помещали в специальный контейнер, сваренный из титановых прутков, и подогревали до температуры  200 … 250 0С.

Контейнер предварительно очищали и окрашивали кокильной краской, поле чего погружали в расплав при температуре 740 0С. Как видно из рис. 1 и 2, по мере роста времени обработки металлом-геттером газосодержание расплава резко снижается и повышается относительное удлинение, в то же время, значения в изменяются по экстремальной зависимости. Максимум в наблюдается при продолжительности обработки, соответствующей 6…7 мин.

Отливки, полученные из сплава, рафинированного металлом – геттером, соответствуют требованиям производства.

При исследовании технологических параметров процесса рафинирования алюминиевых расплавов газофлюсовой смесью для выявления влияния расхода и давления продуваемого газа на характер и скорость подъема пузырьков из расплава исследовали моделированием алюминиевого расплава водой, нагретой до температуры 70…800С. Установлено, что при внутреннем диаметре трубки 10 мм, давлении 0,01…0,02 МПа и расходе газа 1,5 л/мин обеспечивается невысокая скорость подъема пузырьков и создаются оптимальные условия рафинирования. Результаты исследований подтверждены опытными плавками алюминиевых сплавов АК7ч, АК8 с продувкой их флюсом (мас.%: NaCl – 33; KCl – 47; Na3AlF6 - 20) в струе аргона.

Для рафинирования использовалось специальное устройство. Исследовали зависимость газосодержания расплава от времени продувки газофлюсовой смесью при расходе флюса 50 г/мин. Как видно из рис. 3, рафинирование расплава эффективно проводить в течение 2,5…3,0 мин.

Макроструктура вакуумных проб соответствует первому баллу пористости по шкале ВИАМ. Получены следующие средние значения механических свойств:

для АК7ч (АЛ9) – в=205 МПа;

=5%;

для АК8 (АЛ34) – в =360 МПа;

=7%. Отливки соответствовали требованиям производства.

При исследовании и отработке параметров технологического процесса электровакуумного рафинирования расплава АЛ9 (АК7ч) на первом этапе установлено содержание газов в расплаве после вакуумирования при остаточном давлении 1,33103 Па в течение 15 мин., которое составило 0,143…0,165 см3/100г.

На втором этапе исследований установлена зависимость газосодержания в расплаве от плотности пропускаемого через него постоянного тока (0,015…0,08 А/см2) при одновременном вакуумировании (рис. 4). Оптимальная плотность тока на аноде соответствует 0,04 А/см2.

Третьим этапом  исследований было выявление оптимального времени (от 3 до20 мин.) электровакуумного рафинирования при постоянной плотности тока (0,04 А/см2). Как видно из рис. 5, оптимальное время электровакуумирования – 15 мин.

Эффективность процесса дегазации методом внутреннего вакуумирования с одновременной обработкой током исследовали на сплаве марки АК8л (АЛ34). Была выявлена зависимость газосодержания в расплаве от времени обработки внутренним вакуумированием (рис. 6). При продолжительности обработки внутренним вакуумированием более 12 мин. газосодержание в расплаве соответствовало 0,15 см3/100г. При выборе пористого материала для дегазирующего устройства учитывали, что поверхность фильтра не должна смачиваться жидким металлом. Поэтому выбрали пористое тело, не смачивающееся алюминиевым сплавом при 750 0С – графит с проницаемостью 0,24 л/мин см2.

Установлена зависимость газосодержания в расплаве от времени обработки внутренним вакуумированием с одновременной обработкой постоянным током (рис. 7). При обработке расплава внутренним вакуумированием до 12 мин газосодержание соответствовало 0,06…0,07 см3/100г. При длительности обработки 12…21 мин. газосодержание неизменялось.

Исследовали влияние дегазирую-щих таблеток (ТУ РБ 1474/229004-98) производства НПП «Эвтектика» (г.

Минск) на эффективность очистки алюминиевых сплавов АК8л (АЛ34, АК7ч (АЛ9), АМ4,5Кд (ВАЛ10) от оксидов, шлаков и газовых включений.

В результате проведенной работы выявлено:

  • на поверхности расплава образуется более «сухой» шлак и в гораздо большем количестве. Поверхность расплава после снятия шлака имеет зеркальный вид. Хорошая скатываемость образующего порошкообразного шлака с зеркала расплавленного сплава при рафинировании приводит к минимальным потерям металла, уносимого со шлаком;

  • значительно увеличилась жидкотекучесть. Образцы для определения физико-механических свойств сплава методом акустической эмиссии, имеющие размеры в сечении 33 мм и длину 70 мм, заливались при температуре 700…710 °С (после рафинирования расплава К2ZrF6 при такой температуре образцы не заливались – брак – 100 %).

В промышленных условиях отливки из сплава АК8л (АЛ34), АК7ч (АЛ9) подбирались с гарантированным большим процентом брака по незаливам и газовой пористости. Так, например, отливка «Панель» (сплав АК7ч) с размерами 13025010 мм, имеющая гладкую наружную поверхность, а с внутренней стороны на расстоянии 5…15 мм от края по периметру буртик толщиной 10 мм и высотой 20 мм и отливка «Корпус» имели стабильный брак более 50 % по незаливам и

газовой пористости при заполнении формы расплавом, приготовленным по заводской технологии. После заливки партии форм расплавом, приготовленным с применением дегазирующих таблеток «Эвтектика», были получены отливки со 100 % выходом годного, не имеющие ни газовой пористости (прошли рентгенконтроль), ни незаливов.

Заливались также отливки двух видов типа «корпус» (сплав АК8л), также имеющие стабильный высокий брак по газовым раковинам. После заливки форм расплавом, обработанным дегазирующей таблеткой «Эвтектика», отливки также имели 100 % выход годного. Но отливки «Катушка», «Пушка», полученные с использованием расплава АМ4,5Кд (ВАЛ10), имели подкорковую пористость и газовые раковины.

Таким образом, дегазирующая таблетка «Эвтектика» более предпочтительна для сплавов АК8л (АЛ34) и АК7ч (АЛ9), а для сплава АМ4,5Кд необходимо провести дополнительные исследования, в результате которых было установлено:

– при обработке расплава АМ4,5Кд хлористым марганцем (MnCl2) и гексафторцирконатом калия (K2ZrF6) наблюдался брак по подкорковой пористости, газовым раковинам, по отдельным позициям до 90 %, и микротрещинам;

– при обработке расплава дегазирующей таблеткой «Эвтектика» и гексафторцирконатом калия наблюдалось снижение брака отливок по подкорковой пористости и газовым раковинам, а по микротрещинам брак находился на том же уровне. Это вызвано тем, что K2ZrF6 имеет большой удельный вес и мелкодисперсный. Вследствие чего он (K2ZrF6) не успевает прореагировать и раствориться в расплаве и выпадает в осадок (в донном осадке содержание циркония до 1,38 %). Из-за обедненности сплава цирконием уменьшается количество центров кристаллизации, увеличиваются межкристаллитные напряжения и склонность к трещинообразованию, что приводит к окончательному браку отливок после механической обработки по микротрещинам. Кроме того, после обработки расплава таблеткой «Эвтектика» присутствовал неприятный запах серы;

– при обработке расплава смесью рафинирующих (MnCl2, таблетка «Эвтектика») и модифицирующих (K2ZrF6) солей, заложенных в колокольчик послойно, сначала MnCl2 затем K2ZrF6 и таблетка «Эвтектика» в соотношении 1 : 1 - 2 : 0,5 - 0,75, брак отливок  по подкорковой пористости и газовым раковинам снизился до 5 – 10 %, а брак по микротрещинам исключился. Кроме того, исчез запах серы. Использование комбинированной смеси рафинирующих солей в заданной последовательности обеспечивает оптимальное использование рафинирующих средств.

Исследовалось влияние температуры разливки металла, скорости охлаждения и влажности песчаных форм на отдельно отлитых образцах из сплава АМ4,5Кд. Часть образцов после отливки подвергалась обезводораживающему отжигу при температуре 280 °С в течение 8 часов. Все образцы термически обрабатывались по режиму Т5. Существенное влияние на механические свойства, макро- и микроструктуру сплава АМ4,5Кд (ВАЛ10) оказывают температура разливки металла и влажность песчаных форм. Высокая температура разливки металла приводит к росту зерна, газонасыщению и образованию микрорыхлоты, а это вызывает снижение прочности и пластичности. Анализ фрактограмм излома разрывных образцов показал хрупкое разрушение (камневидный излом) при температуре разливки 730 °С и вязкое разрушение (чашечный излом) при температуре 690 °С. В табл. 1 приведены результаты исследований влияния температуры разливки сплава на механические свойства, балл зерна и максимальную величину очага газоусадочной рыхлоты.

Отжиг позволяет повысить пластичность в этом случае в 2…3 раза, прочность почти не изменяется. Изменение свойств сплава АМ4,5Кд (ВАЛ10) объясняется образованием в отливках большого количества газоусадочной рыхлоты. Причём после закалки в зоне газоусадочной рыхлоты в образцах без предварительного отжига появляются микротрещины, и даже вторичная пористость. Образование микротрещин вызывает резкое снижение пластических свойств.

Таблица 1

плавки

Заливка металла с 730 °С

Заливка металла с 690 °С

Механ. св-ва.

Балл зерна

Максимальная величина очага рыхлоты

Механ. св-ва.

Балл зерна

Максимальная величина очага рыхлоты, мм

в, МПа

, %

в, МПа

, %

201

340,0

4,0

3

1,62

400,0

8,0

9

0,23

202

330,0

3,3

3

1,44

425,0

12,0

11

0,00

203

310,0

4,0

4

1,08

450,0

8,0

12

0,00

204

330,0

4,5

3

1,36

415,0

7,0

7

0,63

Повышенная влажность песчаных форм оказывает влияние в основном на газонасыщение и образование газоусадочной микрорыхлоты.

Условия изготовления титановой лигатуры оказывают существенное влияние на прочность и пластичность сплава АМ4,5Кд (ВАЛ10). Заниженная температура расплава алюминия при растворении титана приводит к образованию грубых включений TiAl3, что подтверждается пластинчатой формой выделения включений и изменением светло-серой окраски в светло-коричневую при травлении в щелочном реактиве. Грубые включения TiAl3 в отливках приводят к снижению пластичности и к хрупкому разрушению по границам этих включений.

Режим закалки. Сплав АМ4,5Кд (ВАЛ10) относится к термически упрочняемым алюминиевым сплавам. Для сплавов этой группы при нагреве под закалку необходимо получить твёрдый раствор с максимальной концентрацией упрочняющих элементов. Оптимальная температура 545 ± 3 °С для сплава АМ4,5Кд (ВАЛ10). Нагрев свыше этой температуры будет вызывать пережёг металла, т.е. в этом случае образуется каркас непластичной эвтектики по границам зёрен. Это может привести не только к снижению пластичности, но и к снижению прочности (табл. 2).

Таблица 2

Условия закалки

плавки

Механические

свойства

Балл

зерна

Максимальная величина очага микрорыхлоты, мм

в, МПа

, %

Недогрев

178

195

199

180

170

171

162

280,0

355,0

391,0

370,0

235,0

214,0

380,0

3,00

1,33

10,00

6,35

9,70

6,30

7,00

6

1

5

12

8

8

7

0,27

1,26

0,72

0,18

0,90

0,18

0,72

Перегрев

Пережог

93

94

96

475,0

470,0

260,0

1,00

1,50

2,00

8

10

11

1,26

0,72

0,63

Удовлетворительный нагрев

200

183

169

20

29

460,0

455,0

445,0

448,0

417,0

11,50

12,00

9,20

8,10

10,10

12

12

12

12

8

0,36

-

0,36

-

0,54

Охлаждение при закалке должно обеспечивать фиксацию твёрдого раствора, образованного при высокой температуре. Максимальные прочностные свойства достигаются после закалки с высокими скоростями охлаждения, но при этом возрастают как поводки, так и остаточные напряжения. Это особенно необходимо учитывать при изготовлении сложных по конфигурации и крупногабаритных деталей. С целью уменьшения закалочных напряжений исследовали влияние на прочностные свойства сплава АМ4,5Кд (ВАЛ10) закалочной среды (в горячей воде, в водной суспензии (20 %) окиси алюминия и в кипящем слое кварцевого песка). Величину остаточных напряжений оценивали по изменению размеров кольца «Френча». Результаты исследований приведены в табл. 3.

Таблица 3

Охлаждающая среда при закалке

Механические свойства

Балл

зерна

S, мкм

в, МПа

, %

Вода 80 °С

400,0

6,0

12

-6

Вода 15 °С

460,0

10,0

12

-124

Кипящий слой кварцевого песка

430,0

7,5

12

-16

Водная суспензия

480,0

12,0

12

-26

Примечание - Образцы перед термообработкой подвергались отжигу при 280 °С в течении 8 часов.

Из данных табл. 3 видно, что скорость охлаждения оказывает существенное влияние на механические свойства и остаточные напряжения. Закалка на горячую воду вызывает минимальные напряжения, но при этом наблюдается и минимальные механические свойства. Наилучшие механические свойства и малые значения остаточных напряжений получаются при закалке в водную суспензию окиси алюминия.

Режим старения. Поскольку сплав АМ4,5Кд (ВАЛ10) относится к сплавам системы Al-Cu-Mn, то он подвержен старению. В процессе старения в сплавах происходят сложные структурные изменения: сначала образуются зоны Гинье-Престона, которые затем переходят в частицы метастабильных и стабильных фаз; параллельно изменяются внутренние напряжения и мозаичная структура, концентрация дислокаций и других дефектов решётки. Во время старения может изменяться плотность и расположение дефектов, а также их характер. Исследовали влияние на механические свойства сплава АМ4,5Кд (ВАЛ10) температуры и времени выдержки при искусственном старении. Результаты исследований сведены в табл.4.

Таблица 4

Режим старения

Механические свойства

Электропроводность, м/Оммм2

Температура, °С

Выдержка, ч

в, МПа

, %

150

4

8

360,0

380,0

14,0

12,5

18,7

18,6

160

1

2

4

8

12

340,0

360,5

415,0

430,0

450,5

15,5

13,6

14,2

8,0

7,1

18,5

18,5

18,5

18,5

18,5

170

4

8

450,0

450,0

7,5

4,3

18,4

18,5

180

4

8

425,0

435,0

3,0

3,7

19,2

19,6

Как видно температура и время выдержки при искусственном старении оказывают существенное влияние на механические свойства сплава АМ4,5Кд (ВАЛ10). Изменение температуры всего на 10 0С приводит к изменению пластичности почти в два раза. Оптимальными температурами искусственного старения являются 160 0С (время выдержки 12 ч) – 170 0С (время выдержки 4ч) для достижения хорошего сочетания прочностных и пластических свойств (в = 450 МПа, = 7,1…7,5 %).

Для выявления влияния легирующих компонентов на качество сплава и свойства были выполнены промышленные плавки в количестве 170 штук подвергались испытанию механических свойств на отдельно-отлитых образцах, химическому и спектральному анализу. Химический состав оказывает существенное влияние на механические свойства АМ4,5Кд:

- увеличение содержания железа свыше 0,1…0,11 % приводит к резкому снижению не только пластичности, но и прочности сплава АМ4,5Кд (ВАЛ10). Для исключения попадания железа в сплав необходимо пользоваться инструментом только из титана, а также производить обновление возврата;

- медь, кадмий и титан при содержании свыше 4,6 %, 0,18 %, 0,21 % соответственно снижают пластичность сплава и увеличивают прочность.

Исследованиями установлено, что основной причиной брака тонкостенного кокильного литья являются включения, которые попадают в отливку с металлом при недостаточной степени рафинирования, а также образующиеся при контакте металла с атмосферой во время заливки «вторичные» окислы. Для исключения образования и попадания в отливку «вторичных» окислов создается защитная атмосфера из инертного газа вокруг струи заливаемого металла. Этот принцип был использован в данной разработке при проектировании устройства защиты струи алюминиевого сплава, заливаемого в кокиль, инертным газом. Для оценки эффективности заливки в инертной среде, с точки зрения образования «вторичных» окислов, заливку осуществляли в кокиль, в литниковой системе которого смонтирована фильтрующая сетка марки ССФ-4 для улавливания неметаллических включений в виде окислов. При заливке в инертной среде образование окислов происходит в значительно меньшей степени. Так при диаметре фильтрующей вставки с сеткой 50 мм, площадь сечения окисных включений в литниковой системе вокруг фильтрующей сетки составила более 750 мм2 при заливке без защитной атмосферы. При заливке кокиля сплавом в струе защитного газа площадь сечения включений в литниковой системе вокруг фильтрующей сетки составила 150 мм2. В процессе заливки кокилей создавали рабочее давление аргона в пределах 0,02…0,03 МПа, расход аргона 0,3 л/мин, что обеспечивает создание инертной среды вокруг струи расплава и сокращения брака кокильного литья на 10 %.

Одно из важных условий получения качественных отливок без рыхлот, включений и химической неоднородности – выбор кокиля для отливки эталонов для спектрального анализа сплавов и при соблюдении ряда необходимых условий: соответствия по форме и размерам как стандартным эталонам, так и размерам и формам рабочих образцов, отливаемых в двухрожковый кокиль. В производственных условиях для достоверности и точности определения химического состава сплава по ходу плавки спектральным анализом используются государственные стандартные образцы (ГСО) и «рабочие» эталоны - стандартные образцы предприятия (СОП). Однако ГСО и контрольные СОП имеют ряд существенных недостатков. Количество и номенклатура выпускаемых ГСО недостаточны. Изготовление СОП по ГОСТ 7727-81 и ГОСТ 7728-79 не обеспечивает производство стандартными образцами в достаточном количестве. В связи с этим необходимо обоснование выбора оптимальной формы для изготовления СОП и использования их в комплексе с ГСО для оперативного и качественного определения химического состава плавок алюминиевых сплавов. Первоначально исследования проводили на отливках «рабочих» эталонов в кокиля следующих форм: кокиль двухрожковый; кокиль «солнышко», предложенный инж Н.К. Тихомировой; кокиль, имеющий гравюру рабочей полости «гребешковой» формы.

Исследование рентгенограмм образцов из сплава АК8л (АЛ34) - самого многокомпонентного из алюминиево-кремнистых сплавов, отлитых в кокиля этих типов, показали большую структурную неоднородность эталонов. Спектральные исследования химического состава этих образцов также выявили большую химическую неоднородность, особенно в местах расположения рыхлот. Вследствие проведенной работы было выявлено, что для отливки «рабочих» эталонов из сплава АК8л эти кокиля использовать нельзя. Поэтому был разработан новый тип кокиля с восемью образцами эталонов и с дополнительным питателем у образцов для изучения структурной и химической однородности отливок образцов из сплава АК8л. Все образцы подвергались рентгеновскому просвечиванию на выявление структурных неоднородностей. Все образцы без исключения имели однородную структуру без каких – либо признаков рыхлот. Следовательно, они полностью удовлетворяют требованиям, предъявляемым к «рабочим» эталонам. Анализ кривых распределения всех элементов приводит к выводу, что все элементы распределяются по высоте эталона достаточно равномерно, о чем говорит средняя арифметическая ошибка однородности, просчитанная на этом образце: кремний – 2,75 %; железо – 4,42 %; бериллий – 4,43 %; титан – 4,99 %; магний – 7,49 %; марганец – 6,69 %. Внедрение СОП, отлитых в кокиль «гребешковой» формы, позволило уменьшить трудоемкость, повысить качество анализов и ускорить выдачу плавок.

В настоящее время представляется возможным управление процессом формирования отливок с определенным комплексом свойств воздействием на расплав наносекундными электромагнитными импульсами (НЭМИ). В связи с этим представляет большой теоретический и практический интерес проведение целенаправленного исследования влияния продолжительности облучения жидкой фазы НЭМИ (ПОН) на кристаллизационные параметры, физико-механические (теплопроводность, плотность, твердость, микротвердость структурных составляющих) и эксплуатационных (жаростойкость, коррозионностойкость, износостойкость) свойства промышленных алюминиевых сплавов (АК7ч и АК7). Методика исследований заключалась в следующем.

Нагрев производили до температуры 900 °С, после 5-ти минутной выдержки при этой температуре обрабатывали расплав НЭМИ путем погружения излучателя печь, изолировав его от контакта с жидким металлом с помощью алундового наконечника, прозрачного для наносекундных электромагнитных волн. Плавку проводили в алундовом тигле (∅ 300 мм и высота 50 мм) на установке «ПАРОЛОИД-4» конструкции «ЦНИИТМАШа». В качестве излучателя использовался стальной стержень (сталь 3) диаметром 6 мм. Продолжительность обработки расплава НЭМИ соответствовала 5, 1,. 15, 20 и 25 минут. Затем после отключения генератора НЭМИ (ГНИ-01-1-6), определялась интенсивность (обратная величина плотности) гамма-проникающих излучений в процессе охлаждения со скорость 20 °С/мин до температуры 300 °С. Параллельно строилась термограмма кристаллизации.

В качестве примера на рис. 8, а-ж приведены результаты влияния ПОН расплава на кристаллизационные параметры и свойства алюминиевого сплава АК7ч. Установлено, что:

- увеличение продолжительности облучения расплава ПОН наносекундными электромагнитными импульсами (НЭМИ) способствует повышению температур начала кристаллизации -твердого раствора (tл), начала (tнэ) и конца (tкэ) кристаллизации эвтектики; расширяется температурный интервал кристаллизации -твердого раствора и время его кристаллизации возрастает; увеличивается также продолжительность кристаллизации эвтектики;

- степень уплотнения расплава (-Jж), гетерофазного ( + ж) - Jл и эвтектического - Jэ постоянно возрастает по мере увеличения ПОН; коэффициенты термического сжатия расплава αж и закристаллизовавшегося сплава αтв увеличиваются с повышением ПОН; αж  < αтв, т.е жидкий сплав подвергается усадке в меньшей степени, чем твердый силумин; таким образом, под воздействием НЭМИ происходит существенное изменение строения расплава, о чем свидетельствует изменение параметров жидкого состояния -Jж и αж;

а

д

Температура (t, С)

Теплопроводность,

(, Вт/м·К)

Плотность (d, г/см3)

б

е

Продолжительность кристаллизации

(, мин)

Коэффициент износостойкости

Твердость (HB)

в

Степень уплотнения расплава,

(ΔJ·103, имп/с)

Жаростойкость

(удельный прирост массы образцов (m/S, г/м2)

ж

г

Коэффициент термического сжатия (, имп/(с·°С))

Продолжительность облучения расплава НЭМИ, мин

Продолжительность облучения расплава НЭМИ, мин

Рис. 8. Зависимость кристаллизационных параметров и физико-эксплуатационных свойств силумина АК7ч (АЛ9) от продолжительности обработки расплава НЭМИ

- теплопроводность и плотность силумина АК7ч изменяются от ПОН расплава по экстремальной зависимости с максимумами их значений при ПОН, равной 15 мин; в сплаве АК7 плотность монотонно возрастает до 25 – минутного облучения расплава НЭМИ; теплопроводность силумина АК7ч возрастает в 1,5 раза, а теплопроводность силумина АК7 – 2 раза;

- износостойкость и твердость силуминаАК7ч также изменяется от ПОН по экстремальной зависимости с максимумом их значений при 15 – минутном облучении; в сплаве АК7 износостойкость монотонно возрастает до 25 – минутного облучения;

- обработка расплава НЭМИ отрицательно влияет на жаростойкость силуминов;

- увеличение ПОН расплава АК7ч и АК7 способствует измельчению структурных составляющих до 15 – минутного облучения с последующим их укрупнением при длительных облучениях расплава НЭМИ;

- увеличение и укрупнение количества кристаллов кремния приводит к снижению твердости силуминов.

Результаты микрорегеноспектрального анализа не – и облученных НЭМИ сплавов АК7ч показали, что:

- в необработанном НЭМИ сплаве в -твердом растворе растворяются кремний (15,6 мас. %) и магний (0,49 мас. %). В кремнистой фазе содержание кремния колеблется от 82,36 до 92,34 мас. %, алюминия от 7,58 до 17,68 мас. % и магния от 0 до 0,08 мас %. Таким образом, в эвтектическом кремнии все-таки растворяются алюминий и магний;

- в светлом кристалле, кристаллизующемся в переплетенном виде с кремнистой эвтектикой, обнаружено повышенное содержание Fe (22,39 мас. %), Mn (7,38 мас. %), Cr (0,22 мас %), Si (9,15 мас. %) и Al (60,19 мас. %.). Следовательно, светлые кристаллы можно считать включениями железистой фазы AlxSiyFez с небольшими содержаниями Mg, Cr, Mn и др.;

- при облучении расплава НЭМИ в течение 5 – 10 минут кристаллы железистой фазы пластинчатой формы кристаллизуются в металлической основе в изолированном виде. При облучении расплава НЭМИ в течение 15 минут кристаллы железистой фазы пластинчатой формы в структуре исчезают и появляются включения этой фазы в виде компактной формы.

При дальнейшей обработке расплава НЭМИ вновь появляются кристаллы железистой фазы пластинчатой формы:

- увеличение продолжительности обработки до 10 мин способствует снижению растворимости кремния в -твердом растворе. При этом содержание магния в нем доходит до уровня фона. При дальнейшем увеличении продолжительности облучения НЭМИ (ПОН) расплава растворимость магния и кремния в -твердом растворе существенно возрастает. Растворимость Si и Mg изменяется по обратной зависимости от таковой алюминия при повышении ПОН расплава.

Таким образом, вследствие энергетического взаимодействия корпоткоимпульсных электромагнитных полей напряженностью 105…107  В/м с металлическим расплавом происходит локальное разрушение его кластерной структуры, приводящие к изменению физических характеристик расплава и кристаллизационных параметров, физико-механических и эксплуатационных свойств силуминов.

На следующем этапе исследовалось влияние мощности (амплитуды импульсов напряжения) генератора на кристаллизационные параметры и теплопроводность силумина АК7ч. Использовали генератор НЭМИ марки ГНИ-15-1 с регулируемой амплитудой импульсов напряжения до 15 кВ (5, 10 и 15 кВ). По заводской технологии силумин нагревали до температуры 740 °С, после 5-ти минутной выдержки облучали жидкую фазу в течение 15 минут, при котором была достигнута максимальная теплопроводность при использовании генератора НЭМИ ГНИ 01-1-16 с амплитудой импульсов напряжения 6 кВ.

Из рис. 9 следует, что увеличение амплитуды импульсов напряжения (АИН) способствует повышению температур начала кристаллизации -твердого раствора tл и эвтектики tэ. Время их кристаллизации уменьшается (рис. 9,а и б). В соответствии с сокраще-

нием температурного интервала кристалл-лизации степени уплотнения расплава при кристаллизации -твердого раствора - Jл и эвтектики - Jэ  уменьшаются (рис. 9,в). Коэффициенты термического сжатия ж жидкого сплава от температуры 780 °С до температуры начала кристаллизации tл и твердого силумина тв возрастают до 15 кВ (рис. 9,г). При этом максимальная теплопроводность была достигнута при амплитуде 5 – 6 кВ и возросла в 1,5 – 2 раза в сравнении с необлученным силумином (рис. 9,д) структурные составляющие изменяются по мере повышения амплитуды. Микротвердость -твердого раствора и эвтектики возрастает по мере роста амплитуды до 15 кВ: в1,25 раза для -твердого раствора и 1,33 раза для эвтектики.

Вибрационная обработка расплава также существенно оказывает влияние на процессы кристаллизации и структурообразования силумина. Воздействие вибрацией на жидкую фазу осуществляли погружением в расплав стального переходника диаметром 10 мм. Применяли генератор звуковой частоты  (400 Гц) марки Г3-12. температура расплава соответствовала 750 °С, а время обработки 2,5; 5,0; 7,5; и 10,0 минут.

Из рис. 10, а – б следует, что с увеличением продолжительности обработки расплава вибрацией (ПОВ) намечается тенденция снижения кристаллизационных параметров (л, э). Степень уплотнения расплава при кристаллизации -твердого расплава - Jл незначительно уменьшается, а степень уплотнения расплава при эвтектическом превращении - Jэ существенно снижается до 5-ти минутной продолжительности обработки расплава вибрацией с последующим ростом значения - Jэ до 10 минут.

Средний размер кристаллов -твердого раствора уменьшается по мере повышения ПОВ до 10 мин от 80 до 50мкм, а ширина эвтектического зерна, наоборот, увеличивается от 100 до 330 мкм при 10-ти минутной обработке расплава вибрацией. Следовательно, при вибрационной обработке происходит одновременное уменьшение размера -твердого расплава и увеличение размера эвтектических зерен. Микротвердость -твердого раствора и эвтектики приведены на рис. 10 г, д.                        

г

Микротвердость Н20, МПа

д

Микротвердость Н20, МПа

Время воздействия вибрации, с

Теплопроводность силумина незначительно (до 163 – 171 Вт/(м⋅К)) повышается при вибрационной обработке вследствие частичного удаления из расплава неметаллических включений и структурных изменений.

В работе подробно рассмотрены возможные механизмы влияния НЭМИ на вышеуказанные параметры с позиции современных представлений о жидкостном металле и его взаимодействия с электромагнитным полем высокой напряженности.

На основании проведенных исследований были разработаны рекомендации по внедрению электровакуумного рафинирования в литейных цехах предприятий отрасли, для чего было проанализировано используемое оборудование для приготовления алюминиевых сплавов и типы плавильных тиглей.

Для базового предприятия были разработаны чертежи и изготовлены установки модели ВЭР-200, которые были использованы при внедрении технологического процесса электровакуумного рафинирования.

Четвертая глава посвящена исследованиям возможности получения заготовок из отходов деформируемого алюминиевого сплава методом литья в кокиль и их последующей штамповкой. Были исследованы и экспериментально отработаны режимы приготовления деформируемого сплава АК4–1 из

отходов кузнечно-штамповочного производства. Качество сплава оценивали по газосодержанию, механическим испытаниям образцов, вакуумным пробам, микро-, макро– и химическому анализам образцов (рис. 11). Размеры и форму литой

заготовки, имеющей форму близкую к форме штамповки с размерами, обеспечивающими требуемую степень деформации, определяли следующим образом. Высоту заготовки находили, исходя из величины деформации δz в направлении оси Z деформирования:

       ,  (1)

где hш – высота штамповки; hз – высота литой заготовки.

Состояние литой заготовки принималось плоско-деформированным, т.е.  δх = – δz .

Широтные размеры заготовки определялись из величины δх .

       ,  (2)

где bш – ширина штамповки; bз – ширина литой заготовки.

Каждому сечению bш с координатой Z соответствует bз с координатой . Соединение концов отрезков bз с соответствующими координатами даст профиль поперечного сечения заготовки. Аналогично строится форма заготовки для штамповки с круглым поперечным сечением. Размеры отливок и допуски на них должны соответствовать требованиям ОСТ 1 41154 – 72. В результате анализа конструкции штамповки «качалка» определена форма и размеры литой заготовки, штампуемой со средней степенью деформации 20%. Средняя степень деформации ε по всем сечениям примерно одинакова и определяется по формуле:

, (3)

где        hл – высота литой заготовки; hш – высота штамповки.

Штамповали заготовки на паровоздушном штамповочном молоте. Нагрев заготовок под штамповку производили со скоростью 1,5 °С мм/мин до 430°С. Допустимая температура нагрева заготовок под штамповку 500 °С. Полученные штампованные заготовки подвергали термической обработке (закалка и искусственное старение).

Качество заготовок, изготовленных комбинированным методом литье-штамповка, оценивали по результатам химического анализа, макро- и микроанализов шлифов и испытаний на механические свойства образцов, вырезанных из штамповки. Химический состав литых штампованных заготовок соответствовал марке алюминиевого сплава АК4–1. Контроль структуры макрошлифов показал отсутствие расслоений, трещин, пористости и неметаллических включений.

Деформация литых заготовок способствует измельчению дендритов, более равномерному распределению структурных составляющих по объему металла и ликвидации пористости.

Штамповка литой заготовки значительно повышает ее механические свойства. Временное сопротивление разрыву σв увеличивается в среднем с 205 до 400 МПа. Относительное удлинение δ - с 4,0 до 7,5%. Средние значения σв у штамповок, полученных из прессованных и литых заготовок, примерно одинаковы и составляют 400 МПа. Относительное удлинение (δ=7,5%) для литейно-штампованной заготовки оказалось несколько выше, чем у штамповки из прессованной заготовки (δ = 6,0%).

Для выявления возможности широкого применения в производстве деталей, полученных методом литье-штамповка, проведены повторностатические испытания образцов, деталей и прочностные испытания деталей на статические нагрузки до разрушения. Цель испытаний на повторно-статические нагрузки – сравнительное определение усталостного разрушения образцов, изготовленных штамповкой из литых и прессованных заготовок.

Исследования на малоцикловую усталость проводились на гладких образцах круглого сечения 12 мм, длиной рабочей части 60 мм до полного разрушения на испытательной машине «LOSENCHAUSEN» с частотою 520 циклов в минуту. Нагружение осуществлялось по асимметричному знакопостоянному циклу. Для построения кривых усталости по результатам испытаний образцы были разбиты на три серии, с разным для каждой серии среднем напряжением σm. В каждой серии три уровня. Количество образцов на одном уровне не менее трех.

Для проведения повторно-статических и прочностных испытаний деталей на статические нагрузки до разрушения была изготовлена партия «качалок». Цель испытаний на повторно-статические нагрузки – определение усталостной прочности деталей до базового числа циклов. Нагружали «качалку» по циклограмме. Расчетная нагрузка ±6300 МПа (630кг). Детали, прошедшие испытания, выдерживали без разрушения 10000 циклов нагружения.

Испытания деталей на повторно-статические нагрузки показали, что детали, изготовленные методом литье-штамповка, удовлетворяют эксплуатационным требованиям.

Цель испытаний на статистические нагрузки до разрушения – определение фактической прочности экспериментальных «качалок».

Результаты испытаний считаются положительными если «качалка» выдержавшая испытания в полном объеме и последовательности, указанной в программе, и разрушалась при воздействии нагрузок выше 125% от расчетной. Расчетная нагрузка РР = ± 10600 МПа (1060 кг).

Запас прочности деталей, изготовленных по серийной технологии, составлял 262…294 %, а запас прочности деталей, изготовленных по предлагаемой технологии – 302…311 %.

На основании проведенных исследований была проанализирована номенклатура деталей, перевод которых на процесс литье–штамповка из прессованной заготовки наиболее эффективен. Номенклатуру подобранных заготовок составляют в основном качалки, кронштейны, вилки, фланцы массой до 5 килограмм из алюминиевого сплава марки АК4–1 для деталей «наземного» оборудования.

Пятая глава посвящена исследованиям, разработке и внедрению технологических процессов рафинирования магниевых сплавов как при приготовлении расплава под слоем флюса, так и при бесфлюсовом приготовлении. Это – электрорафинирование при приготовлении под слоем флюса, продувка газами при бесфлюсовом приготовлении, совместная обработка электрическим током и продувка газами, электрорафинирование с внутренним вакуумированием, фильтрация через фильтрирующую камеру. Все исследования проводились на сплавах Мл5 и Мл5пч.

Влияние постоянного тока на газосодержание и свойства сплава, приготовляемого под слоем флюса. На первом этапе, при приготовлении сплава Мл5 под слоем флюса, установили вид применяемых электродов, схемы их расположения и направление электрического поля – совпадающее с направлением силы тяжести расплава. Электрообработке подвергалась постоянная масса металла – 12 кг. На втором этапе исследовано влияние постоянного тока на газосодержание расплава. Установлено, что наименьшее газосодержание в расплаве наблюдается после обработки его током 50… 65 А в течение 5…7 мин (рис. 12): катод, выполненный из пластины в форме круга, был расположен в нижнем слое расплава ( в «техническом остатке»), а анод в в виде стержня – в верхнем слое жидкой ванны. Водород, в жидких магниевых расплавах, как и в алюминиевых, находится и в ионизированном состоянии. В результате электрорафинирования, ионизированный водород собирается у катода, в «техническом остатке», который не выбирается во время разливки готового сплава. При таком расположении электродов направление электрического поля совпадает с направлением силы тяжести расплава. Дальнейшее увеличение тока способствует ассоциации водорода в молекулы и возвращению их в расплав.

Наименьшее содержание газа в расплаве было получено после электрорафинирования в течении 5…7 минут независимо от величины тока, причем чем больше величина тока, тем интенсивнее удаляется газ из расплава (рис. 12, Б). В опытных плавках (рис. 12, В) в условиях производства (масса обрабатываемого расплава 180 кг) наименьшее газосодержание было достигнуто после обработки расплава током 600…750 А (время обработки током – 5 минут). Сравнительный анализ механических свойств 10 плавок показал, что σв образцов, полученных из металла, обработанного током, увеличилось на 15 МПа, а δ – на 1,7 % по сравнению со сплавом, необработанным током. При этом содержание газа снизилось в 1,5 раза.

Влияние постоянного тока на газосодержание и свойства сплава при бесфлюсовом приготовлении. При исследовании и отработке технологических параметров рафинирования и модифицирования при бесфлюсовом приготовлении магниевых сплавов на первом этапе выбиралась оптимальная защитная атмосфера из различных  газовых сред, содержащих активные и инертные газы и их смеси (СО2, SF6, Ar, N2). На основании проведенных исследований была выбрана защитная атмосфера из смеси SF6 и СО2. Из рис. 13 следует, что относительное изменение массы расплава от концентрации элегаза – SF6 носит экстремальный характер: с повышением его концентрации в смесях увеличивается герметичность пленки, состоящей из химических соединений MgO, MgF2, MgS, Mg3N2.

Рис. 13 Зависимость относитель-ного изменения массы расплава от времени выдержки в защитной среде

Газовая среда:

1 - 0,01 % SF6 + CO2 (остальное);

2 - 0,1 % SF6 + CO2 (остальное);

3 - 0,2 % SF6 + CO2 (остальное);

4 - 1,0 % SF6 + CO2 (остальное);

5 - 2,0 % SF6 + CO2 (остальное);

6 - 5,0 % SF6 + CO2 (остальное);

7 - 10 % SF6 + CO2 (остальное);

8 - 0,5 % SF6 + CO2 (остальное)

Время выдержки, ч.

Оптимальная защитная атмосфера создается при концентрации ~ 0,5 % SF6, при которой практически отсутствует изменение приростной массы расплава.

На следующем этапе исследовано влияние тока на качество получаемого магниевого сплава при бесфлюсовом приготовлении. Сплав Мл5 приготавливался следующим образом. В тигель загружалась шихта, при достижении температуры 400 °С тигель накрывали крышкой и через отверстие в крышке подавали защитный газ. При достижении расплавом температуры 720…740 °С через специальное окно в центре крышки колокольчиком проводилось модифицирование гексохлорэтаном. После чего в отверстие крышки вставлялся электрод, подключенный к отрицательному полюсу источника постоянного тока. Положительный полюс подключался к корпусу печи и, соответственно, к тиглю. В качестве защитного газа использовался  аргон, углекислый газ и азот. Наиболее удовлетворительно зарекомендовала защитная среда из смеси углекислого газа (50 %) и азота (50 %). В остальных случаях наблюдалось значительное испарение магния, достигающее 3 %. Расход газа на плавку 20 кг сплава составлял 5…6 литров. Установлено, что обработка расплава постоянным током в процессе бесфлюсового приготовления позволяет снизить газосодержание на 4…5 см3/100 г, что весьма существенно при литье деталей, работающих в условиях герметичности.

При исследовании в производственных условиях влияния постоянного тока на качество магниевого сплава при бесфлюсовом приготовлении была использована установка собственного изготовления РПБМ-0,3, созданная на базе РПБМ-0,25. За основу взят технологический процесс приготовления магниевых сплавов, включающий плавление шихты в инертной среде, рафинирование и модифицирование сплава продувкой гелием и углекислым газом и выстаивание. Для обработки электрическим током создавалось электрическое поле между двумя электродами, один из которых располагался в верхнем слое расплава, второй – газораспределительное устройство для подачи рафинирующих и модифицирующих газов, располагался у дна тигля.

Исследования проводились на сплаве Мл5, расплавленном в среде инертного газа. Процесс рафинирования и модифицирования проводился с различным соотношением рафинирующего ( гелия - Н2) и модифицирующего (углекислого газа - СО2) газов в смеси с различным количеством электричества (1,0 – 3,0 Кулона), пропускаемого через расплав.

На основании проведенных исследований был разработан технологический процесс бесфлюсового приготовления магниевых сплавов. Сплав Мл5 расплавлялся в среде защитного газа, состоящей из смеси газов – элегаза и углекислого газа. После достижения температуры 750 – 760 °С  расплав рафинировался в течение 5 минут газовой смесью, состоящей из гелия и углекислого газа в соотношении (1,0 – 2,0) : (0,1 – 0,2) с расходом гелия 24 литра, углекислого газа 2,5 литра и постоянным электрическим током с направлением электрического тока, совпадающим с гидростатическими силами пузырьков газовой смеси. При этом количество электричества, пропускаемое через 1 см3 расплава, составляло 1,70 – 1,75 Кулона. По окончании рафинирования при этой же температуре проводили модифицирование в течение 5 минут газовой смесью, состоящей из гелия и углекислого газов в соотношении (0,01 – 0,02) : (1,0 –2,0) с расходом гелия 0,4 литра, углекислого газа – 33,0 литра и постоянным электрическим  током с направлением электрического поля противоположного направления чем при рафинировании. При этом, количество электричества, пропускаемого через 1 см3 расплава, оставалось прежним 1,70 – 1,75 Кулона. По окончании процессов рафинирования и модифицирования с поверхности расплава снимали шлак, после чего расплав выстаивался в течение 15 минут. Затем брались образцы для определения газосодержания, испытания на механические свойства, пробы на излом и заливались опытные партии деталей. Получены следующие механические свойства: в = 300 МПа; = 12 %. Газосодержание – 4,0…5,0 см3/100 г. Брак отливок – 5,0…7,0 %.

Излом нерафинированного сплава Мл5 имеет мелкозернистую структуру с волокнистым строением. Поверхность излома - светлая. В изломе наблюдаются крупные интерметаллические включения серого цвета и мелкие черные. В изломе образца из сплава, рафинированного флюсом, также имеются крупные и мелкие включения интерметалида, но в меньшей степени.

Излом образца из сплава, полученного при бесфлюсовом приготовлении и обработанного продувкой газами, имеет мелкозернистую, однородную, светлую структуру, мелкие интерметаллические включения черного цвета, расположенные ближе к поверхности образца.

Поверхность излома образца, полученного из сплава бесфлюсового приготовления и обработанного продувкой газами совместно с постоянным током, имеет мелкозернистую, однородную, светлую структуру. В изломе нет инородных включений и дефектов по макроструктуре. Микроструктура состоит из – твердого раствора алюминия и цинка в магнии с мелкозернистыми включениями Mg17Al12 (Mg4Al3).

Таким образом, обработка магниевых сплавов постоянным электрическим током при бесфлюсовом приготовлении способствует:

- понижению газосодержания в расплаве с 8 – 14 см3/100 г до 4 – 5 см3/100г;

- повышению механических свойств (временное сопротивление на разрыв с 255 до 300 МПа; относительное удлинение с 5,5 до 12 %);

  • снижение брака отливок, особенно по герметичности с 50 – 60 % до 5 %.

А

Б

Рис. 14. Зависимость газосодержания в расплаве от:

А - времени обработки электрическим током; Б - плотности тока на аноде

Для оценки эффективности процесса дегазации внутренним вакуумированием, на первом этапе исследований была выявлена зависимость газосодержания в расплаве от времени обработки электрическим током и плотности тока на аноде.

Как видно из рис. 14 оптимальное время обработки соответствует 5 минутам, а плотность тока - 0,04…0,09 А/см2. При этом имеет место ионизация свободных атомов водорода и разрушение ионных связей водорода с окисью магния и гидридами, которые перемещаются к катоду и по мере накопления, образуют пузырьки, а затем всплывают на поверхность расплава. При плотности тока более 0,1 А/см2 происходит резкое увеличение газосодержания, т.е. происходит ассоциация водорода  в молекулы, которые распространялись по всему объему расплава.

Совместное влияние внутреннего вакуумирования и электрического тока.

Исследовалось влияние только внутреннего вакуумирования и совместно с электрическим током на газосодержание в расплаве. Установлено, что обработка внутренним вакуумированием незначительно снижает газосодержание в расплаве (рис. 15, А). К резкому снижению газосодержания приводила совместная обработка расплава током с плотностью на аноде более 0,1 А/см2 и внутренним вакуумированием в течение 15 мин. (рис. 15, Б).

Фильтрация расплава. При исследовании эффективности обработки магниевых сплавов фильтрацией, была установлена зависимость влияния толщины и состава фильтрирующего слоя на эффект модифицирования и рафинирования. В качестве материалов фильтрирующего слоя использовали магнезит, электродный бой и магнезит + электродный бой. При фильтрации через один слой наблюдалось снижение включений до 0,2…0,3 мм2/см2 и газосодержания – до 10…11 см3/100 г, а через двухслойный фильтр – 0,05…0,10 мм2/см2 и 7…8 см3/100 г. При этом механические свойства соответствовали: в = 280…300 МПа; = 7…12 % при значительном снижении защитного газа (с 800 до 500 л/плавку).

А

Б

Рис. 15. Зависимость газосодержания от:

А -  времени обработки расплава внутренним вакуумированием;

Б - времени обработки расплава внутренним вакуумированием и постоянным током

При определении эффективности очистки расплава была выявлена зависимость относительного содержания включений от скорости фильтрации. При скорости фильтрации более 8 см/сек происходит значительное ухудшение очистки.

Оценка эффективности заливки форм в инертной среде, с точки зрения образования «вторичных» окислов, проводили путем изучения макрошлифов продольных разрезов участков литниковой системы с фильтрирующей сеткой. В качестве защитной среды использовалась смесь инертных газов тяжелее и легче воздуха. Причем перед разливкой в полость формы подавали один «тяжелый» газ, во время заливки – смесь «тяжелого» и «легкого» при соотношении 1:20 и после заливки тоже один «тяжелый». Давление газов поддерживали в пределах 0,02…0,03 МПа, расход ~ 0,3 л/мин. При оценке макрошлифов было установлено, что при разливки форм без защитной среды площадь включений в литниковой системе составляла 750 мм2, а при заливке в инертной среде – 150 мм2. Испытания опытной партии деталей показали высокую герметичность отливок.

Влияние НЭМИ. При исследовании влияния ПОН расплава на процессы кристаллизации, структурообразования и некоторые свойства магниевого сплава МЛ5 плавку проводили двумя способами: в атмосфере чистого азота и под слоем флюса ВИ2. Перегрев расплава соответствовал 670 – 700 С, время выдержки – 5 минут, после чего расплав облучали НЭМИ в течение 5, 10, 15, 20 и 25 минут.

Риc. 16. Влияние НЭМИ на  кристаллизационные параметры магниевого сплава Мл5:

А – плавка в атмосфере аргона;

Б – плавка под слоем флюса ВИ 2

На рис. 16 А и Б приведены результаты исследования влияния ПОН расплава на кристаллизационные параметры сплавов, выплавленных в атмосфере чистого аргона и под флюсом ВИ2 в количестве 1,0 % от массы образца. Как видно, с увеличением ПОН расплава наблюдается тенденция снижения температуры начала кристаллизации -твердого раствора. Процесс кристаллизации заканчивается в точке tс (солидус). Температура солидуса изменяется существенно по экстремальной зависимости с минимумами значений ее при ПОН расплава, равной 15 мин, с последующим ее ростом при дальнейшем облучении. После окончания первичной кристаллизации -твердый раствор обогащается алюминием до температуры начала эвтектического превращения. Дальнейшее охлаждение до температуры t1 (предел растворимости алюминия в магнии) растворимость алюминия в -твердом растворе снижается до комнатной температуры. При этом выделяется интерметаллидная фаза Mg4Al3 из твердого раствора. Минимальная температура t1 также наблюдается при 15-минутном облучении.

Продолжительность кристаллизации -твердого раствора л изменяется от времени облучения расплава НЭМИ по экстремальной зависимости в соответствии с расшире- нием температурного ин-тервала кристаллизации -твердого раствора t = tл–tс (рис. 16,А и Б, б). Продолжительность охлаждения сплава от tс до t1 (с-1) имеет минимальное значение при 15-минутном облучении.

В соответствии с расширением температурного интервала кристаллизации -твердого раствора увеличивается степень уплотнения расплава (-Jл) при кристаллизации. Аналогично изменяется степень уплотнения закристаллизовавшегося сплава в интервале температур tс–t1:

минимальная степень уплотнения -Jс-1 наблюдается при продолжительности облучения расплава НЭМИ, равной 15 минутам (рис. 16, А и Б, в). Таким образом, независимо от способа плавки наблюдается общая закономерность изменения кристаллизационных пара-метров от ПОН расплава. Плавка сплава МЛ5 под флюсом способствует меньшему изменению кристаллизационных параметров под воздействием облучения расплава НЭМИ.

С повышением ПОН расплава до 15-минутной обработки в атмосфере чистого аргона твердость сплава Мл5 возрастает почти на 10 НВ с последующим ее падением до 20-минутной обработки. В случае приготовления и кристаллизации магниевого сплава под слоем флюса твердость практически не изменяются. В обеих случаях наблюдается незначительное повышение плотности сплава Мл5.

Теплопроводность сплава МЛ5 также изменяется от ПОН по экстремальной зависимости с максимумом ее значения при 10-минтной обработке расплава НЭМИ независимо от способа приготовления сплава. Теплопроводность сплава МЛ5, закристаллизовавшегося в атмосфере чистого аргона по абсолютной величине (114 Вт/(м.к)) выше, чем у сплава закристаллизовавшегося под слоем флюса (97 Вт/(м.к)). В обеих случаях теплопроводность возрастала в 1,3…1,4 раза по сравнению с необлученным сплавом.

На основание проведенных исследований, были разработаны и внедрены технологические процессы и оборудование к его осуществлению, а именно для:

  • электрорафинирования магниевых сплавов, приготовляемых под слоем флюса;
  • бесфлюсового приготовления магниевых сплавов на установке РПБМ-0,3;
  • электрорафинирования при бесфлюсовом приготовлении магниевых сплавов;
  • РТМ (руководящий технический материал) для электрорафинирования магниевых сплавов.

Для приготовления магниевых сплавов с рафинированием постоянным током наиболее приемлемы тигельные печи сопротивления с тиглями различной вместимости и агрегаты выпрямительные типа ВАКГ.

Проведенные исследования показали, что геометрия и объем тигля не оказывают существенного влияния на режимы рафинирования постоянным током.

Для серийного внедрения была спроектирована и изготовлена печь раздаточная для магниевых сплавов РПБМ-0,3, предназначенная для бесфлюсового приготовления магниевых сплавов в среде защитного газа, который способствует образованию на поверхности расплава устойчивой газовой защитной пленки, предохраняющей расплав от воздействия с кислородом воздуха. В качестве защитной атмосферы использовался 1 – 2 % элегаз (ТУ6 – 02 – 1249 – 83) в смеси с осушенным углекислым газом (ГОСТ 8050 – 85).

Получены авторские свидетельства и патенты на технологии и оборудование, которые использованы на ОАО «КнААПО» при разработке и внедрении технологий получения отливок из магниевых сплавов.

Внедрение на ОАО «КнААПО» технологических процессов приготовления магниевых сплавов и электрорафинирования позволило снизить газосодержание в 1,5…3 раза, сократить брак отливок по негерметичности на 30…40 %, исключить брак отливок по флюсовой коррозии, увеличить долговечность и надежность литых заготовок на 5…10 %, увеличить производительность печей на 20 %, трудоемкость расплавления шихты на 15 % и получить экономический эффект в сумме 6655 тыс. руб в ценах 2004 года.

Кроме того, технологический процесс обеспечил снижение вредных газовых выделений в 50 раз, аэрозолей флюса в 10 раз, шлаков в 3 раза, что улучшило санитарно-гигиенические условия труда на участке магниевого литья.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Установлена и научно обоснована закономерность изменения газосодержания в процессе рафинирования различными способами (металлом-геттером, газофлюсовой смесью, вакуумированием, постоянным электрическим током, электровакуумированием) в алюминиевых и магниевых сплавах, а также доказана возможность получения заготовок методом литья-штамповки с высокими эксплуатационными свойствами из алюминиевых отходов кузнечно-штамповочного производства.

2. Экспериментально установлено и научно обосновано, что вакуумирование расплава с одновременной его обработкой постоянным электрическим током (электровакуумная обработка) значительно снижает газосодержание в расплавах (до 0,05 см3/100г) и повышает механические свойства алюминиевых сплавов АК7ч (АЛ9), АК8л (АЛ34) по сравнению с другими методами рафинирования:

-при рафинировании расплава АК8л (АЛ34) металлом-геттером:

G = 0,08…0,1 см3/100 г; σв = 365 МПа; δ = 6%;

-при рафинировании расплава газофлюсовой смесью:

для АК7ч (АЛ9) – G = 0,08…0,12 см3/100г; σв= 205 МПа; δ = 5%;

для АК8(АЛ34) – G = 0,08…0,12 см3/100г; σв = 360 МПа; δ = 7%;

-при внутреннем вакуумировании расплава АК8л (АЛ34):

G = 0,15 см3/100г; σв = 350 МПа; δ = 5%;

-при обработке расплава внутренним вакуумированием и постоянным электрическим током: G = 0,06…0,07 см3/100г; σв = 365 МПа; δ = 7%;

-при вакуумной обработке сплава АК7ч (АЛ9): G = 0,145…0,165 см3/100г;

σв = 185 МПа; δ = 4,5%;

-при электровакуумном рафинировании сплава АК7ч (АЛ9): G = 0,06 см3/100г;

σв = 205 МПа; δ = 6,5%.

Установлены оптимальные режимы процесса рафинирования расплава электровакуумированием: время обработки расплава – 15 минут; плотность электрического тока на аноде – 0,04 А/см2. Разработаны и внедрены технологические процессы электровакуумного рафинирования и сопутствующее оборудование - установка ВЭР–200 для его реализации в производство.

3. Установлены параметры для проведения газофлюсового рафинирования: рабочее давление аргона – 0,01…0,02 МПа; расход аргона – 1,5 л/мин.; расход флюса к массе сплава – 0,1…0,2%; время рафинирования – 3 минуты. Разработаны и внедрены в производство технологический процесс и устройство газофлюсового рафинирования алюминиевых сплавов при литье в кокиль.

4. Результаты работы по электровакуумному рафинированию внедрены на ряде авиационных предприятий, в том числе на ОАО «КнААПО», где создан участок приготовления алюминиевых сплавов, оснащенный разработанными печами. Материалы РТМ использованы головным технологическим институтом НИАТ и рядом предприятий отрасли. Внедрение на Комсомольском - на - Амуре авиационном производственном объединении технологических процессов рафинирования алюминиевых сплавов (электровакуумирования, газофлюсовой смесью и комбинированной смесью) позволило снизить газосодержание в расплаве в 2 раза, сократить брак отливок по герметичности на 50%, улучшить надежность и долговечность литых заготовок. Суммарный годовой экономический эффект от внедрения разработанных технологий составил 8300 тыс. руб. в ценах 1998 года. Результаты работы используются также в учебном процессе на кафедрах «Машины и технология литейного производства» КнАГТУ и «Литейное производство и технология металлов» в ТОГУ.

5. Установлено эффективное влияние дегазирующих таблеток НПП «Эвтектика» (г. Минск) на степень очистки алюминиевых сплавов АК8л  (АЛ34) и АК7ч (АЛ9) от окислов, шлаков и и газовых включений. Были получены отливки «Панель» из сплава АК7ч и «Корпус» из сплава АК8л со 100 % -ным выходом годного, не имеющие ни газовой пористости, незаливов из-за повышенной жидкотекучести. Для отливок «Катушка» и «Пушка» из сплава АМ4,5Кд (ВАЛ10) необходима обработка расплава смесью рафинирующих (МnСl2, таблетка «Эвтектика») и модифицирующей (К2ZrF6) солей, заложенных в колокольчик последовательно, сначала МnСl2, затем К2ZrF6 и таблетка «Эвтектика» в соотношении 1 : 1…2 : 0,5…0,75, исключающая полностью брак по микротрещинам, подкорковой пористости и уменьшающая брак отливок по газовым раковинам до 5…10 % (вместо более 50 %). Данная технология позволила получить годовой экономический эффект около 800 тыс. руб в ценах 2002 года.

6. Экспериментально установлено и научно обосновано положительное влияние обработки расплавов наносекундными электромагнитными импульсами на процессы кристаллизации и структурообразование, физико-механические и эксплутационные свойства сплавов АК7ч (АЛ9), АК7, например, теплопроводность, плотность, твердость и износостойкость силумина АК7ч (АЛ9) изменяются по экстремальной зависимости и от продолжительности обработки, причем максимумы их значений соответствуют продолжительности обработки расплава НЭМИ, равной 15 минутам; в сплаве АК7 при 15-минутной обработке наблюдаются максимумы теплопроводности и твердости, а значения плотности и износостойкость возрастают до 25-минутной обработки расплава НЭМИ; теплопроводность силумина АК7ч (АЛ9) возрастает в 1,5 раза и АК 7 – более 2,0 раза.

7. Разработан технологический процесс заливки кокилей в инертной среде: рабочее давление аргона в пределах 0,02…0,03 МПа (0,2…0,3 кг/см2), расход аргона 0,3 л/мин. Его внедрение позволит сократить брак кокильного литья на 10 %.

8. Исследование однородности химического состава и структуры производственного эталона, произведенного рентгеновским методом, металлографическим методом, спектральным фотографическим и фотоэлектрическим методом дало основание для внедрения в работу производственных спектральных эталонов, отлитых в кокиль «гребешковой» формы с дополнительным питателем. Проведенные исследования распределения элементов по длине образца для других алюминиевых сплавов показали, что СОП всех сплавов удовлетворяют требованиям производства и ГОСТ 7727-81. Внедрение СОП, отлитых в кокиль «гребешковой» формы, позволило уменьшить трудоемкость, повысить качество анализов и ускорить выдачу плавок. Разработано технологическое пособие «Эталоны макро-, и микроструктуры сплава АМ4,5Кд». Годовой экономический эффект от внедрения в производство пособия и техпроцесса составил 4716 тыс. рублей (в ценах 2000 г.).

9. Разработан и внедрен технологический процесс получения заготовок из алюминиевых отходов кузнечно-штамповочного производства методом литья в кокиль с их последующей штамповкой:

-для обеспечения заданных параметров механических свойств штамповок достаточная минимальная деформация составляет 20%, что позволяет изготавливать штамповки без надрывов и трещин; средние значение временного сопротивления разрыву у штамповок примерно одинаково и составляет 400 МПа; относительное удлинение у литейно-штампованной заготовки (7,5%) выше по сравнению со штамповкой из прессованной заготовки (6,0%);

-при проведении повторно-статических испытаний деталей «качалка» выдержали базовое число (10000) циклов нагружения (± 630кг) без разрушения; средний запас прочности деталей, изготовленных методом литье-штамповка при проведении испытаний на статические нагрузки до разрушения составил 306% по сравнению с серийными – 278%;

-внедрение разработанного технологического процесса получения деталей методом литье-штамповка из отходов деформируемого алюминиевого сплава марки АК4-1 на «Комсомольском – на – Амуре авиационном производственном объединении» позволило использовать отходы кузнечно-штамповочного производства для получения деталей наземного оборудования при увеличении коэффициента использования материала с 0,3 до 0,7.

10. На основании экспериментальных исследований и опытных плавок в производственных условиях разработан технологический процесс электрорафинирования магниевых сплавов со следующими оптимальными параметрами: сила тока – 600…650 А; напряжение – 20…40 В; время обработки 5 мин. Рафинирование сплавов флюсами и электрическим током позволяет незначительно улучшить механические свойства сплава (временное сопротивление на разрыв с 240 до 255 МПа; относительное удлинение с 8,0 до 9,7 %).

11. Разработаны и внедрены технологический процесс бесфлюсового приготовления магниевых сплавов, оборудование РПБМ-0,3 и оснастка для его реализации в производство:

– состав газовой смеси в значительной мере зависит от состава магниевого сплава, для защиты которого она предназначена; оптимальные результаты применительно к сплаву Мл5 были получены при использовании смеси, в которой входит гексафторид серы (элегаз) 1…2 % и углекислый газ (остальное); сокращен цикл плавки, повышена производительность печей на 20 %; уменьшен расход электроэнергии на 20 %; исключен брак по флюсовым включениям и уменьшены безвозвратные потери на 5 %.

– обработка магниевых сплавов постоянным электрическим током при бесфлюсовом приготовлении способствует понижению газосодержания в расплаве с  8 – 14 см3/100 г до 4 – 5 см3/100 г; повышает механические свойства (временное сопротивление на разрыв с 255 до 300 МПа; относительное удлинение с 5,5 до 12 %); снижение брака отливок, особенно по герметичности с 50 – 60 % до 5 %;

– при приготовлении магниевых сплавов с использованием фильтрации наилучшие результаты качества расплава получены при соблюдении следующих условий:

-фильтрация через двухслойный фильтр магнезита и электродного боя (причем в этой последовательности);

-степень заполняемости фильтрирующей камеры 0,9 – 1,0;

скорость фильтрации 1,0 – 7,0 см/сек (содержание включений – 0,05…0,10 мм3/см2;

-газосодержание – 7,0…8,0 см3/100 г; зерно сплава – 0,10…0,15 мм; временное сопротивление на разрыв 260…300 МПа; 

-относительное удлинение – 7…12 %;  снижен  расход  защитных газов с 800 л на плавку до 480…500 л);

– установлен оптимальный состав защитного газа при заливке форм (перед заливкой – газ тяжелее воздуха; во время заливки – газовая смесь из газа тяжелее воздуха и легче воздуха в соотношении 1:10 – 20; после заливки – газ тяжелее воздуха) и расход защитных газов – 0,30 л/ мин, рабочее давление – 0,02…0,03 МПа.

12. Внедрение на «Комсомольском-на-Амуре авиационном производственном объединении» технологических процессов приготовления магниевых сплавов и электрорафинирования позволило снизить газосодержание в 1,5 – 3 раза, сократить брак отливок по герметичности на 30 – 40 %, увеличить коррозионную стойкость, надежность и долговечность литых заготовок, улучшить санитарно-гигиенические условия труда на участке. Суммарный экономический эффект от внедрения разработанных технологий составил более 21 786 тыс. рублей в ценах 2004 года. Материалы РТМ использованы головным технологическим институтом НИАТ. Результаты работы используются также в учебном процессе на кафедре «Машины и технология литейного производства» КнАГТУ и «Литейное производство и технология металлов» в ТОГУ.

Основное содержание диссертации изложено в работах:

1. Ри, Хосен. Свойства алюминиевых сплавов (силуминив) в жидком и твердом состоянии. / Хосен Ри, Е.М. Баранов, В.И. Шпорт, В.И. Якимов, А.И. Костин, Б.Н. Марьин, А.В. Щекин. // Владивосток. Дальнаука, 2002. - 144 с.

2. Муравьев, В.И. Изготовление литых заготовок в авиастроении / В.И. Муравьев, В.И. Якимов, Хосен Ри и др. // Владивосток.: Дальнаука, 2003.- 616 с..

3. Абрамов, Б.М. Приоритеты авиационных технологий. / Б.М. Абрамов, М.Г. Акопов,…В.И. Якимов. // Москва. МАИ, 2004. В 2-х книгах. Кн. 1: Гл. 1-12. -696 с. Кн. 2.: Гл. 13-31. – 640 с.

4. Ри, Э.Х. Влияние облучения жидкой фазы наносикундными электромагнитными импульсами на ее строение, процессы кристаллизации и структурообразования и свойства литейных сплавов. / Э.Х. Ри, Хосен Ри. С.В.Дорофеев, В.И. Якимов. // Владивосток. Дальнаука, 2008. – 177 с..

5. Харунжин, А.А. Электровакуумное рафинирование алюминиевых сплавов. / А.А. Харунжин, В.И. Якимов, В.П. Моисеев. // Литейное производство, 1977. - №7. - С. 36.

6. Харунжин, А.А. Электровакуумное рафинирование алюминиевых сплавов. / А.А. Харунжин, В.И. Якимов, В.А. Матысик. // Литейное производство, 1978. - № 11. - С.13.

7. Матысик, В.А. Рафинирование алюминиевых сплавов внутренним вакуумированием и постоянным электрическим током. / В.А Матысик, В.И. Якимов, А.А. Харунжин. // Литейное производство, 1979. - №9. - С. 33.

8. Матысик, В.А. Литье-штамповка деталей из алюминиевого сплава АК4-1. / В.А Матысик, В.П. Паниван, В.И. Якимов, А.А Харунжин. // Литейное производство, 1982. - №5. - С. 33.

9. Матысик, В.А. Литье-штамповка деталей из алюминиевого сплава АК4-1. / В.А Матысик, В.И. Якимов. // Авиационная промышленность, 1983. - Приложение №5. - С. 12.

10. Матысик, В.А. Рафинирование алюминиевых сплавов газофлюсовой смесью. / В.А Матысик, В.И. Якимов. // Литейное производство, 1983. - № 7. - С. 35.

11. Якимов, В.И. Исследование влияния постоянного электрического тока на качество приготовляемого магниевого сплава. / В.И. Якимов, В.И. Муравьев, А.Т. Калинин и др. // Литейное производство, 1999. - № 12. - С. 10…12.

12. Якимов, В.И. Повышение герметичности отливок из алюминиевых сплавов. / В.И. Якимов, В.И. Шпорт, В.И. Муравьев, А.Т. Калинин, А.В. Якимов. // Литейное производство, 1999. - №12. - С.6-7.

13. Yakimov, A. V. Features of obtaining of pressurized aluminium castings a casting in iron mould. / V. I. Yakimov, V.I. Muravyov, A. V. Yakimov. // Russian Technical News Letter. Tokio. Rotobo, 2001. - № 3. - C. 2.

14. Ри, Хосен. Применение дегазирующей лигатуры для повышения эффективности очистки алюминиевых сплавов. / Хосен Ри, В.И. Якимов, В.И. Муравьев, О.И. Харитонов, А.И. Костин, Б.М. Немененок. // Литейщик России, 2002. № 2. - С. 29…30.

15. Ри, Хосен, Применение лигатуры для повышения очистки алюминиевых сплавов от газовых и неметаллических включений. / Хосен Ри, В.И. Якимов, О.И. Харитонов, А.И. Костин, Б.М. Неменок. // Первая научно-техническая конференция «Генезис, теория и технология литых материалов». (20-24 мая 2002 г.). Владимир-Суздаль. Россия, 2002. - С. 73…74.

16. Калинин, А.Т. Газовые защитные атмосферы для магниевых сплавов системы Mg-Al-Zn. / А.Т. Калинин, В.И. Якимов, О.С. Шуршукова и др. // Международная научная конференция «Нелинейная динамика и прикладная синергетика». Часть 1. КнАГТУ. // Комсомольск – на – Амуре, 2003. - С. 140… 144.

17. Якимов, В.И. Изготовление деталей из отходов деформируемых алюминиевых сплавов. / В.И. Якимов, А.Г. Прохоров, Г.Е. Паниван, В.В. Зелинский. - Восьмой международный симпозиум «Авиационные технологии ХХ1 века: достижения науки и новые идеи». 26-28.11.2003. Россия. Жуковский. ЦАГИ, 2003. - С. 112…114.

18. Якимов, В.И. Влияние защитной среды при заливке алюминиевых сплавов на качество литья. / В.И. Якимов, В.В. Зелинский, М.А. Заплетин, А.Т. Калинин, А.В. Якимов. // Металлургия машиностроения, 2003. - № 3. - С. 25…26.

19. Якимов, В.И. Воздействие электрического тока на жидкий алюминиевый сплав. / В.И. Якимов, В.В. Зелинский, М.А. Заплетин, А.Т. Калинин, А.И. Евстигнеев. // Металлургия машиностроения, 2003. - № 3. - С. 36…39.

20. Муравьев, В.И. Особенности получения качественных отливок из высокопрочного алюминиевого сплава АМ4,5 Кд (ВАЛ10). / В.И. Муравьев, В.И. Якимов, М.А. Заплетин, А.И. Евстигнеев, Хосен Ри. // Литейщик России, 2003. - № 1. - С. 9…14.

21. Якимов, В.И. Опыт применения эффективных методов рафинирования алюминиевых сплавов. / В.И. Якимов, В.И. Муравьев, Г.Е. Паниван, М.А. Заплетин, А.В. Якимов. - Материалы конференции V Международного форума «Высокие технологии ХХ1 века». // Москва, 2004. - С. 377…378.

22. Якимов, В.И. Исследование влияния дегазирующей таблетки «Эвтектика» на качество алюминиевых сплавов. / В.И. Якимов, Хосен Ри, Г.Е. Паниван, В.А. Косицин // Авиационная промышленность, 2004. - № 2. - С.83…85.

23. Муравьев, В.И Исследование структуры и химической однородности производственного спектрального эталона из алюминиево-кремнеевых сплавов. / В.И Муравьев, В.А. Решетникова, В.И. Якимов, Г.Е. Паниван, Ю.Д. Богатов. // Материаловедение, 2004. - № 7. - С. 9…14.

24. Якимов, В.И. Исследование влияния обработки дегазирующей таблеткой «Эвтектика» на качество алюминиевого сплавова АМ4,5Кд. / В.И. Якимов, Г.Е. Паниван, В.А. Косицин, А.И. Евстигнеев, М.А Заплетин. // Материаловедение, 2004. - № 7. - С. 45…46.

25. Якимов, В.И. Технология использования отходов алюминиевого сплава АК4-1. / В.И. Якимов, А.Г. Прохоров, Г.Е. Паниван, В.В. Зелинский. // Материаловедение, 2004. - № 7. - С. 51…56.

26 Якимов, В.И. Особенности обработки дегазирующей таблеткой «Эвтектика» алюминиевого сплава АМ4,5Кд. / В.И. Якимов, Г.Е. Паниван, В.А. Косицин, В.И Муравьев, М.А Заплетин, В.В. Иванов. // Литейное производство, 2004. - № 8. - С. 10…11.

27. Муравьев, В.И. Исследование структуры и химической однородности производственного спектрального эталона из Al-Si – сплавов. / В.И. Муравьев, В.А. Решетникова, В.И. Якимов, Г.Е. Паниван, М.А. Заплетин. // Металлургия машиностроения, 2004. - № 4. - С. 40…43.

28. Паниван, Г.Е. Разработка технологии литья и термической обработки высокогерметичного алюминиевого сплава. / Г.Е. Паниван, В.И. Якимов, Б.Н. Марьин, В.И. Муравьев, А.И. Евстигнеев. // Литейщик России, 2004. - № 9. - С.19…25.

29. Якимов, В.И. Опыт применения эффективных методов рафинирования алюминиевых сплавов. / В.И. Якимов, Г.Е. Паниван, Б.Н. Марьин, М.А. Заплетин, А.В. Якимов, А.И. Евстигнеев. // Литейщик России, 2004. - № 10. - С.13…14.

30. Муравьев, В.И. Зависимость механических свойств сплава МЛ-5 от микроструктуры. / В.И. Муравьев, В.И. Якимов, Б.Н. Марьин, М.А. Заплетин, А.Т. Калинин. // Металлургия машиностроения, 2004. - № 6. - С. 38…39.

31. Якимов, В.И. Опыт применения различных методов рафинирования алюминиевых сплавов для производства отливок в литейном цехе ОАО «КнААПО». / В.И. Якимов, В.И. Муравьев, Г.Е. Паниван, В.В. Зелинский. // Труды седьмого съезда литейщиков России. Новосибирск, 2005. - Том 1. - С. 248…250.

32. Якимов, В.И. Рафинирование и модифицирование расплава через фильтрирующую камеру при бесфлюсовом приготовлении. / В.И. Якимов, А.И. Евстигнеев, В.В. Иванов, А.В. Якимов. // Металлургия машиностроения, 2006. - № 4. - С. 8…12.

33. Якимов,  В.И. Использование отходов алюминиевых сплавов для нужд производства. / В.И. Якимов, С.О. Огарков, Г.Е. Паниван, В.В. Зелинский, А.И.Евстигнеев. // Труды восьмого съезда литейщиков России 23-27 апреля 2007. Ростов-на-Дону. 2007. - Том 1. - С. 232…237.

34. Iakimov, V.I. Prolucing components from waists of deformated aluminium alloys. / V.I. Iakimov, V.I. Murav,ev, S.O. Ogarkov, V.V. Zelinsky, Hosen Ri. // «Modern materials and technologies 2007»: Materials of international VIII Russia-China Symposium: two volumes.- 17-18 October 2007. // Khabarovsk, 2007. - P. 168…175.

35. Огарков, С.О. Теория и практика механической и электрофизической обработки материалов. / С.О. Огарков, В.И. Якимов, Хосен Ри, С.В. Дорофеев, А.И.Евстигнеев. - Материалы международной научно-технической конференции. (Комсомольск-на-Амуре, 28-30 октября 2009 г.): Часть 1. // Комсомольск-на-Амуре, 2009. - С. 183…189.

36. Iakimov, V.I. Investigations of the influence elektrovakuumnogo refining on hermeticity of the aluminum casting. / V.I. Iakimov, Hosen Ri, A.I. Evsnigneev, G.E. Pavivan, A.V. Yarimov.

37. А.с. № 582313 СССР, МКИ С22В 26/22. Способ рафинирования магниевых сплавов. / А.А. Харунжин, А.В. Пирютко, В.И. Якимов - Заявка № 2396573/22-02. Заявл. 16.08.76. Опубликовано 30.11.77. Бюл. № 44.

38. А.с. № 1527909 СССР, МКИ С22В 9/04. Способ рафинирования магния и его сплавов. / В.И. Якимов, А.А. Харунжин - Заявка № 4346740/23-02. Заявл. 21.12.87.

39. А.с. №1638192 СССР, МКИ С22В 21/06. Способ получения отливок из алюминиевых сплавов / В.И. Якимов, А.Т. Калинин – Заявка №4604721/02. Заявл. 04.10.88. Опубл. 30.03.91. Бюл. №12.

40. А.с. № 1644531 СССР, МКИ С22 С1/06. Способ приготовления магниевых сплавов / В.И. Якимов, А.Т. Калинин – Заявка № 4708407/02. Заявл. 21.06.89.

41. Патент № 2139167 РФ, МКИ7 В22Д 21/04. Способ литья магниевых сплавов / В.И. Якимов, А.Т. Калинин, А.В. Якимов – Заявка № 98107602/02. Заявл. 21.04.98. Опубл. 10.10.99. Бюл. № 28.

42. Патент № 2154689 РФ, МКИ С22В 26/22. Способ приготовления магниевых сплавов в открытых печах / В.И. Якимов, А.Т. Калинин, А.В. Якимов – Заявка № 99114138/02. Заявл. 28.06.99. Опубл. 20.08.00. Бюл. № 23.

43. Патент №2151811 РФ, МКИ7 С22В 9/10. Устройство для введения газофлюсовой смеси в расплав / В.И. Якимов, А.Т. Калинин, А.В. Якимов – Заявка №98115788 . Заявл. 11.08.98. Опубл. 27.06.2000. Бюл. №18.

44. Патент №2167025 РФ, МКИ7 В22С9/08. Литниковая система для кокиля. / В.И. Якимов, А.Т. Калинин, А.В. Якимов – № 99116800/02. Заявл. 03.08.99. Опубл. 20.05.01. Бюл. № 14.

45. Патент № 2173722 РФ, МКИ7 С22В 9/05. Устройство для обработки магниевых сплавов газами при бесфлюсовом приготовлении / В.И. Якимов, А.Т. Калинин, А.В. Якимов – Заявка № 2000120136/02. Заявл. 27.07.2000. Опубл. 20.09.01. Бюл. № 26.

46. Патент №2167025 РФ, МКИ7 В22С 9/08. Литниковая система для кокиля. / В.И. Якимов, А.Т. Калинин, А.В. Якимов. - Заявка № 2000116422/02. Заявл. 22.06.2000. Опубл. 20.05.2001. Бюл. 14.

47. Патент №2170638 РФ, МКИ7 В21J 1/00. Способ получения литой заготовки под штамповку. / В.И. Якимов, А.Т. Калинин, А.В. Якимов. - Заявка № 99116803/02. Заявл. 03.08.1999. Опубл. 20.07.2001. Бюл. 20.

48. Патент №2177046 РФ, МКИ7 С22В 21/06. Зонд для рафинирования алюминиевых сплавов. / В.И. Якимов, А.Т. Калинин, А.В. Якимов. . - Заявка № 2000116421/02. Заявл. 22.06.2000. Опубл. 20.12.2001. Бюл. 35.

49. Патент №2188741 РФ, МКИ7 ВС22 D 15/00. Кокиль для отливки стандартных образцов. / В.И. Муравьев, В.И. Якимов, С.З. Лончаков, А.В. Якимов. - Заявка № 2000123579/02. Заявл. 13.09.2000. Опубл. 10.09.2002. Бюл. 25.

50. Патент №2263720 РФ, МКИ7 С22В 9/10, С22С 1/06. Способ обработки алюминиевых сплавов. / В.И. Якимов, Г.Е. Паниван, В.А. Косицин, Н.В. Сузько, А.В. Якимов, В.И. Муравьев, В.В. Заплетин, В.В. Иванов. - Заявка № 2003136212/02 (038875) Заявл. 15.12.2003. Опубл. 10.11.2005. Бюл. № 31.

Сдано в набор ________ Подписано в печать _______ Бумага офсетная 80 г/кв.м,

Гарнитура Times New Roman, тираж 100 экз.

Отпечатано ОАО «КнААПО»,

г. Комсомольск-на-Амуре, 2009 г.




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.