WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 36 | 37 || 39 | 40 |   ...   | 65 |

женные в объемных процентах, определяли по слеЗагрязненность чугуна включениями вычисляли дующей формуле:

по формуле S j z ( ) i n ai, (1) i j j Иi = S = + S -. (6) j l 2 z z где Иi – индекс загрязненности чугуна НВ i-й размерПо аналогичной методике рассчитывали параметной группы; ni – суммарное количество включений в ры взаимодействия магния с компонентами чугуна i-й группе; ai – средний размер включений в i-й груп(рис. 1). По полученным значениям параметров взаипе, мкм; l – длина подсчета, мкм.

модействия определяли коэффициент активности Общая загрязненность чугуна НВ имеет вид магния следующим образом:

k Si C И =, lg fMg = eMg Si + eMg C + n [ ] [ ] i i=1 (7) OC Si + eMg O + rMg C + rMg Si.

где k – количество размерных групп включений. [ ] [ ] [ ] Микрорентгеноспектральный качественный анаРезультаты расчетов приведены на рис. 1, а. Анализ включений ЧШГ выполняли на электронном миклиз расчетных данных показал, что при температурах роскопе JSM-35 фирмы «Jеоl» и «Саmebax» в рентгеразливки чугуна и заполнения полости литейной новских лучах при увеличении в 800 раз.

формы изменение энергии Гиббса для реакции обраНаличие в расплаве ЧШГ неметаллических частиц – зования сульфида магния отрицательно по величине в продуктов взаимодействия модификатора с компошироком диапазоне реальных концентраций серы и нентами чугуна – оценивали путем термодинамичемагния. При содержании серы в чугуне 0,01 % значеского анализа возможных реакций, а также с помоние изменения энергии Гиббса менее отрицательно щью микрорентгеноспектрального анализа НВ в мес(GMgS = –575 кДж), чем в расплаве чугуна с исходтах точечных и пятнистых скоплений частиц.

ным содержанием серы 0,05 % (GMgS = –600 кДж).

Термодинамическую возможность образования Это свидетельствует о том, что в жидком чугуне при сульфида магния в расплаве чугуна при обработке его различных концентрациях серы в широком диапазоне магнием оценивали по изменению энергии Гиббса для температур расплава до начала затвердевания возреакции [Mg] + [S] = [MgS]. Реальное изменение энерможно образование сульфида магния.

гии Гиббса рассчитывали по формуле По аналогичной методике оценивали возможность aMgS GMgS = G0 + R T ln ; (2) образования оксида магния MgO, (MgO SiO2).

MgS aMgS aS Технологические процессы и материалы В расплаве чугуна при различных концентрациях ность отливки, содержащая «черное пятно», неодномагния и кислорода может образоваться оксид и ок- родная, пористая.

сисиликат магния (см. рис. 1, б). Микрофотография локального скопления НВ приТермодинамические расчеты показали, что в ин- ведена на рис. 2. Исследуемое включение находится в о средней части фотоснимка. По характеристическим тервале 1250–1450 C в расплаве чугуна возможно лучам выявили наличие во включении магния, серы, образование оксида и сульфида магния, комплексного кремния, алюминия, марганца и фосфора.

оксида MgO SiO2. При модифицировании и заполСодержание серы во включении превышает его нении полости литейной формы неметаллические концентрацию в металлической матрице. Такой же частицы находятся в твердом состоянии. Об этом характер имеют распределение магния и кремния.

свидетельствует наличие на шлифах включений остОднако распределение магния имеет более контрастроугольной формы и формирование ими крупных ный характер. Из этого следует, что «черное пятно» скоплений включений из отдельных точечных.

представляет собой неметаллическую фазу на основе При исследовании образцов под микроскопом обсоединений магния. На отдельных участках вне пятнаружили включения неправильной формы размером нистого включения имеет место повышенное содер25…30 мкм, которые классифицировали как сульфид жание только кремния или алюминия. Это указывает магния. Включения оксида магния светло-серого цвена то, что одни НВ по составу ближе к оксидам и окта размером 10…15 мкм часто встречаются в виде сисульфидам магния и кремния, другие – к оксидам вытянутых цепочек. Включения, состоящие из светлокремния или алюминия.

серого пятна с наложением темно-серого, рассматриИсследовали влияние содержания серы в исходвали как оксисульфидные.

ном расплаве на загрязненность отливок из магниевоВ расплаве чугуна, обработанном никель-магго чугуна пятнистыми, точечными и дисперсными ниевой лигатурой, максимальное количество включевключениями (рис. 3). Влияние исходного содержаний приходится на включения сульфида магния ния серы на количество пятнистых дефектов в чугуне (И = 3,2 10–3), индекс загрязненности по оксисульфипредставлено на рис. 3, а. При высоком исходном содам несколько меньше (И = 2,410–3), содержание вклю- держании серы (0,07 %) пятнистые дефекты занимают чений оксида магния минимально (И = 1,73 10–3). до 12 % площади темплета. В отливках из магниевого В пробе из верхней части отливки анализировали чугуна с исходным содержанием серы (0,01 %) пятникрупные скопления НВ («черные пятна»). Поверх- стые дефекты практически не образуются.

температура, С 1300 а 2 a -100 б б --5 в в -Рис. 1. Влияние температуры расплава чугуна на значение избыточной энергии Гиббса химических реакций:

а – Mg + S = MgS: [Mg] = 0,03 %, [O] = 0,003 %, [S], %: 1 – 0,01, 2 – 0,03, 3 – 0,07;

б – Mg + O = MgO: [O] = 0,003 %, [S] – 0,03 %, [Mg], %: 1 – 0,02, 2 – 0,04, 3 – 0,06;

в – Mg + Si + 3O = MgO SiO2: [Mg] – 0,03 %, [O] = 0,003 %, [Si] = 3,2 %, [S], %: 1 – 0,01, 2 – 0,03, 3 – 0,а б в г Рис. 2. Распределение элементов на поверхности излома ЧШГ:

a – общий вид излома; б, в, г – распределение серы SK, магния MgK и кремния SiK соответственно G,кДж Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М. Ф. Решетнева в 12 4,б 3,a 2,1 10 20 30 мкм 1 Рис. 3. Загрязненность ЧШГ неметаллическими включениями:

а–в: а – загрязненность пятнистыми; б – точечными и дисперсными; в – включениями;

1–3 – исходное содержание серы в чугуне: 1 – 0,01 %; 2 – 0,03 %; 3 – 0,Однако количество точечных дефектов при отсут- 3. Шапранов И. А. Неметаллическая фаза в магствии на серных отпечатках темплетов отливок пят- ниевом чугуне // Высокопрочные чугуны. Киев :

нистых дефектов максимально – 4,2 отн. % в сравне- Машгиз. 1954. С. 271–274.

нии с другими вариантами. 4. Балинский В. Р. О сере в чугуне, обработанном Анализ дисперсных включений в чугуне с различ- магнием // Литейное производство. 1954. № 2. С. 18–19.

ным исходным содержанием серы показал, что наи- 5. Петриченко А. М. Влияние некоторых факторов большее их количество обнаружено в чугуне с низким на структуру высокопрочного чугуна и продолжиисходным содержанием – 0,01 % (рис. 3, в, кривая 3). тельность действия магния // Высокопрочные чугуны.

Минимальное количество дисперсных включений – Киев : Машгиз. 1954. С. 76–80.

в расплаве с высоким исходным содержанием серы 0,03 % 6. Королев В. М. Включения в магниевом чугуне и занимает промежуточное положение (рис. 3, в, кривая 2). методы их устранения // Литейное производство.

Таким образом, показано, что при сфероидизи- 1959. № 5. C. 17–18.

рующем модифицировании чугуна магнием в распла- 7. Kiessling R. Nonmetallic Inclusions and their Efве образуются, в основном, твердые неметаллические fects on the Properties of Ferrous Alloys // Encyclopedia включения на основе оксида и сульфида магния. Вы- of Materials: Science and Technology. 2008. № явлены зависимости загрязненности чугуна различ- P. 6278–6283.

ными размерными группами включений от содержа- 8. Рыжиков А. А., Захаров В. А., Лебедь И. И.

ния серы в исходном расплаве. Показано, что пятни- Борьба с черными пятнами в отливках из магниевого стые дефекты образуются в расплаве чугуна с исход- чугуна // Литейное производство. 1962. № 6. С. 10–12.

ным содержанием серы свыше 0,01…0,02 %. Количе- 9. Шицман Е. Б., Самарин А. А. О природе немество точечных и дисперсных включений при этом таллических включений в магниевом чугуне // Высобольше, чем в отливках из модифицированного чугу- копрочные чугуны. Киев: Машгиз. 1964. С. 69–73.

на с исходным содержанием серы 0,03…0,07 %. Мак- 10. Изосимов В. А., Усманов Р. Г., Канафин М. Н.

симальное количество пятнистых дефектов обнару- Влияние химического состава высокопрочного чугуна жено в образцах из чугуна с исходным содержанием на его механические свойства // Литейное производсеры 0,07 %. ство. 2004. № 6. С. 32–38.

11. Салтыков С. А. Стереометрическая металлоБиблиографические ссылки графия. М. : Металлургия. 1976.

12. ГОСТ 1778–70. Металлографические методы 1. Ковалевич Е. В. Новая технология получения чугуна с шаровидным графитом // Литейное произ- определения НВ. М. : Изд-во стандартов, 1970.

13. Шульте Ю. А., Шаломеев А. А., Молоков С. А.

водство. 1989. № 8. C. 3–4.

Контроль НВ в литой стали // Литейное производство 2. Ващенко К. И., Софрони Л. Магниевый чугун // 1968. № 1. С. 46–47.

Высокопрочные чугуны. Киев : Машгиз. 1960. С. 485.

M. A. Voevodina, G. G. Krushenko TO THE QUESTION OF «BLACK STAINS» IN PIG-IRON WITH SPHERICAL GRAPHITE The authors investigated nonmetallic inclusions in pig-iron with spherical graphite. Influence of the initial grade of sulfur on impurity of a liquid with various dimensional groups of inclusions Keywords: pig-iron with spherical graphite, nonmetallic inclusions.

© Воеводина М. А., Крушенко Г. Г., -И *Fп/Fo, отн. % Fп/Fo, отн. % Технологические процессы и материалы УДК 539.А. В. Кацура ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ РЕЖИМОВ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ НА ПРОЧНОСТНЫЕ И КОРРОЗИОННЫЕ СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ Известные методы формообразования конструкционных сплавов в холодном состоянии методом многоударной выколотки приводят к появлению недопустимого коробления и монтажных напряжений, что оказывает заметное влияние на усталостную долговечность элементов конструкций летательных аппаратов (ЛА).

Ключевые слова: деформирование, формообразование, прочность, долговечность, коррозия.

В настоящее время в авиастроении ведутся иссле- (вариант 1), деформированных по традиционной техдования по практической отработке концепции и нологии (вариант 2) и деформированных в режиме обоснованию возможности использования явления ползучести (вариант 3) приведены в таблице. Видно, ползучести для изготовления криволинейных панелей что по сравнению со сплавом В95пчТ3 бльшую чувобшивки и деталей каркаса планера летательных ап- ствительность к деформированию показал сплав паратов (ЛА) с обеспечением технологичности, кон- В95пчТ2.

структивной прочности и долговечности изделий. Следует отметить, что сплав В95пчТ2 после деИспользование этого реологического явления при формирования в режиме ползучести (при температуре формообразовании деталей обеспечивает значитель- 180 С) имеет показатели прочности близкие к поканое сокращение технологического цикла и трудоем- зателям исходного полуфабриката сплава В95пчТ3.

кости изготовления элементов авиационных конст- При этом формообразование в режиме ползучести для рукций, повышение точности выполнения аэродинасплава В95пчТ3 не оказало влияния на значения мических обводов при сборке, снижение объема подусловного предела прочности и условного предела гоночных работ и уровня монтажных напряжений.

текучести, а также на сопротивление усталости Опыт разработки технологии формообразования (max = 160 МПа; R = 0,1; f = 20 Гц), по сравнению с монолитных панелей в режиме ползучести и резульподобными характеристиками исходного полуфабритаты исследований показали, что для многих традиката (рис. 1).

ционных алюминиевых сплавов (например, АК4-1, Результаты усталостных испытаний образцов В95) процесс деформирования можно успешно сос центральным круглым отверстием (Кt = 2,6) из пливместить с режимом искусственного старения, без ты и листа сплава В95пчТ2 представлены на рис. 2, 3.

оказания существенного влияния параметров темпеКривые усталости для трех уровней циклического ратурно-силового воздействия на требуемые конечнагружения max = 200, 180, 160 МПа при коэффициные прочностные характеристики и коррозионные енте асимметрии цикла R = 0,1 и частоте циклическосвойства.

го нагружения f = 20 Гц построены по средним логаИзвестно, что влияние предварительного дефоррифмическим значениям выборок. Установлено, что мирования на прочностные характеристики сплавов формообразование сплава в режиме ползучести пракопределяется большим числом факторов. Это длитически не влияет на сопротивление усталости образтельность действия и величина повышенной темперацов на исследуемых уровнях циклического нагружетуры, уровень статической нагрузки, степень остаточния в сравнении с исходным состоянием. Подобный ной деформации, которые приводят к изменению мехарактер влияния технологических обработок на хаханических характеристик, трансформации структурактеристики сопротивления развитию трещин устары, обусловленной старением материала. Кроме того, лостных (СРТУ) выявлен при осевом циклическом есть основания ожидать, что в определенном диапанагружении образцов с центральной трещиной (рабозоне параметров (при определенных условиях) прочее сечение 3,5 60 мм) из плиты сплава В95пчТ2, цесса формообразования деформирование упрочняет с частотой 5 Гц и коэффициентом асимметрии R = 0,материал [1].

при постоянной нагрузке для всех серий образцов.

В результате исследований автором выявлено На усредненных кинетических диаграммах (рис. 4) влияние параметров процесса формообразования, оспредставлены зависимости скорости 2l/N роста нованного на пластической деформации при опредетрещины от размаха коэффициента интенсивности ленной схеме нагружения, на прочностные характеринапряжений К в вершине усталостной трещины.

стики и коррозионные свойства деталей из алюмиПолученные данные показывают, что деформированиевых сплавов, которые отражают эффекты, вызванние плиты сплава В95пчТ2 ( = 0,2 %) в режиме полные формоизменением с остаточной деформацией зучести (кривая 3) не оказывает, в сравнении с исходзаготовок, не превышающей 1,5 % и характерной для ным полуфабрикатом (кривая 1), значимого влияния большинства крупногабаритных фрезерованных панелей крыла и панелей фюзеляжа планера ЛА. Полу- на рост трещин на всех стадиях их развития. Несколько быстрее (в 1,3 раза, средний диапазон диаграммы) ченные данные о статической прочности образцов, развиваются трещины в образцах, прошедших формоизготовленных из фрезерованных заготовок плиты сплавов В95пчТ2 и В95пчТ3, в исходном состоянии вание многоударной выколоткой (кривая 2).

Pages:     | 1 |   ...   | 36 | 37 || 39 | 40 |   ...   | 65 |



© 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.