CC BY
16Решетневскуе чтения. 2013
УДК 621.745.01:669.017
АЛЮМИНИЙ-ТИТАНОВАЯ ЛИГАТУРА В ФОРМЕ СТЕРЖНЯ
М. В. Резанова
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31. Е-mail: [email protected]
С целью получения мелкокристаллической структуры металлоизделия в процессе плавки в жидкий металл с помощью лигатур вводят добавки, которые измельчают структуру. К таким лигатурам относится и прутковая алюминиево-титановая лигатура, содержащая частицы алюминида титана, являющиеся центрами кристаллизации. Установлено, что нагрев прутка в процессе его введения в жидкий металл приводит к укрупнению частиц алюминида титана, что снижает эффективность измельчения структуры. Поэтому в каждом отдельном случае необходимо оптимизировать скорость введения прутка в расплав.
Ключевые слова: алюминиево-титановая лигатура, частицы алюминида титана, отливки из алюминиевых сплавов.
ALUMINUM-TITANIUM MASTER ALLOY IN THE ROD FORM
M. V. Rezanova
Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia. Е-mail: [email protected]
In order to obtain fine-grained structure in the metal melted into the molten metal the alloys which are ground structure are added. These include ligatures and a rod of aluminum-titanium alloy containing particles of titanium aluminide, they are centers of crystallization. It is established that the heating rod during its introduction into the molten metal leads to coarsening of the particles of titanium aluminide, which reduces the grinding efficiency of the structure. Therefore, in each case it is necessary to optimize the speed of injecting a rod into the melt.
Keywords: aluminum-titanium master alloy, the particles of titanium aluminide, castings aluminum alloys.
Повышение качества алюминиевых сплавов авиационного назначения невозможно без усовершенствования технологии их литья. Однако отливка слитков из этих сплавов достаточно часто сопровождается образованием горячих и холодных трещин. Поэтому одним из перспективных направлений улучшения качества алюминиевых сплавов является применение полунепрерывного способа литья для рафинирования их структуры и, как следствие, улучшение технологических характеристик и повышение механических свойств деталей из этих сплавов не методами обработки давлением, а еще на стадии приготовления путем введения специальных добавок в сплав [1].
Были исследованы две лигатуры, содержащие 5,0 и 3,5 % Т (стержни 09,5 и 08,0 мм соответственно), полученные разными способами. Стержни были введены в расплавленный алюминий с целью установления влияния теплового воздействия на размер частиц Т1А13 в добавление лигатуры в алюминий при литье слитков. Анализ сечений стержней образцов показал, что в стержне, содержащем 5 % Т1, количество частиц алюминида титана с наименьшей площадью (0...10 мкм2) - 20,43 %. Нагрев стержня приводит к увеличению количества частиц группы такого размера в 3,6 раз (на 74,19 %). В стержне, содержащем 3,5 % Т1, количество частиц алюминида титана 29,04 %, но нагрев приводит к увеличению их количества в меньшей степени (на 46,25 %). Количество лучших частиц алюминида титана в лигатуре с 5 % Т в 1,6 раза больше, чем в случае с 3,5 % Т1. Также было
установлено, что нагревание стержней приводит к растворению самых грубых частиц. Например, в то время как в сплаве с 5 % Т наибольшую площадь занимают частицы в стержне (1 285,92 мкм2), воздействие тепла приводит к снижению частиц в нем в 3,1 раза (до 411,84 мкм2) и в стержне из сплава с 3,5 % Т -к снижению в 1,3 раза (с 1 152,00 до 881,28 мкм2). Частицы алюминида титана менее удлинены в основном сплаве с 5 % Т1, что видно из анализа их сечения в отношении длины к ширине [2].
Стержни помещали в расплавленный металл во время протекания его через литник из смесителя в пресс-форму со скоростью, обеспечивающей содержание титана 0,056.0,060 %. В оценке зернистой структуры по сечению образцов слитков было установлено, что без добавки количество зерен на 1 мм2 площади образца составляет 4,4 в периферийной зоне, в промежуточной зоне - 28,1 и 13,1 - в центре. При добавлении лигатуры с 5 % Т число зерен в этих зонах возрастает до 47,7, 74,9 и 51,6 соответственно, тогда как добавление лигатуры с 3,5 % Т вызывает меньший эффект измельчения зерна: 38,5, 73,9 и 35,5 мм2 соответственно.
В заключение можно сказать, что нагрев стержней до рабочей температуры путем погружения их в расплавленный алюминий уменьшает размер частиц алюминида титана Т1А13, что улучшает эффект добавки. Также, эффект измельчения структуры алюминия в литье значительно больше с использованием лигатуры стержней с более и менее удлиненными компактными частицами алюминида титана.
Технология и мехатроника в машиностроении
Библиографические ссылки
1. Balashov B. A., Vasilenko Z. A., Krushenko G. G. Influence of Heating on the Size and Distribution of Titanium Aluminide in Rod Inoculating Master Alloys [Электронный ресурс]. URL: http://link.springer.com/ article/10.1007/BF00802275. (дата обращения: 14.09.2013).
2. Krushenko G. G., Bartenev V.A. Size, form and distribution of intermetallic particles of TiAl3 in aluminium-titaniun alloying composition // Вестник СибГАУ. 2011. Вып. 5. С. 132-133.
References
1. Balashov B. A., Vasilenko Z. A., Krushenko G. G. Influence of Heating on the Size and Distribution of Titanium Aluminide in Rod Inoculating Master Alloys. Available at: URL: http://link.springer.com/article/ 10.1007/BF00802275 (data obrascheniya: 14.09.2013).
2. Krushenko G. G., Bartenev V. A. Size, form and distribution of intermetallic particles of TiAl3 in aluminium-titaniun alloying composition // Vestnik SibGAU, 2011, vol. 5, p. 132-133.
© Резанова М. В., 2013
УДК 621.746
НАПРАВЛЕННАЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ РАСПЛАВА И ПОСЛЕДУЮЩАЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ГАЗОСТАТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА КАК ИНСТРУМЕНТ УМЕНЬШЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ДЕФЕКТОВ
В. Ш. Резяпов, В. Б. Жуковский, А. С. Кляцкин
ОАО «Красноярский машиностроительный завод» Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 29
Изготовление литых заготовок сложной конфигурации литьем по выплавляемым моделям (ЛВМ) является сложным многофакторным и трудноуправляемым процессом.
Ключевые слова: литье деталей, дефекты.
THE DIRECTED CRYSTALLIZATION OF FUSION AND THE SUBSEQUENT HIGH-TEMPERATURE GAS-STATIC PROCESSING AS AN INSTRUMENT TO REDUCE FOUNDRY DEFECTS
V. Sh. Rezjapov, V. B. Zhukovskij, A. S. Kljackin
JSC «Krasnoyarsk Machine-Building Plant» 29, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, Russia 660014
Production of cast rough workpieces of a complex configuration by molding on melted models (MMM) is a complicated multiple-factor and unhandy process.
Keywords: molding of details, defects.
Сочетание высоких требований конструкторско-технологической документации приводит при испытаниях на герметичность к повышенным потерям или значительным материальным затратам при исправлении негерметичности ДСЕ. Во многих случаях устранение негерметичности технически невозможно либо превышает требование конструкторской документации.
Литейные дефекты, влияющие на сплошность литой детали, образуются в процессе заливки и кристаллизации сплава в керамической форме. Проблема может быть решена созданием системы управления процессом заливки и кристаллизации сплава в форме. Это позволит значительно снизить потери литых заготовок при производстве литья по выплавляемым моделям, повысить герметичность литых ДСЕ.
Основные задачи, подлежащие решению:
- изготовление отливок из сплава 04Х13Н5М5К9л (ВНЛ6) для отработки режимов ВГО;
- разработка технического задания на установку литья деталей сложной конфигурации;
- подбор технологических параметров и проведение высокотемпературной газостатической обработки.
В процессе проведения опытно-конструкторских работ на ОАО «Красмаш» были изготовлены отливки «Корпус подвода» из сплава ВНЛ6 в количестве 4 штук для отработки режимов ВГО.
С целью разработки технического задания на установку литья деталей сложной конфигурации на ведущие предприятия страны, изготавливающие ЖРД, были направлены запросы с предложением изложить свое видение установки литья деталей сложной конфигурации. Были получены письма поддержки с перечнем узлов и функций установки, которые должны быть учтены при разработке технического задания.
На основе собственного опыта и рекомендаций других предприятий отрасли было составлено техни-
