покрытие сплавом цинка с алюминием и мишметаллом

Рафинирование сплава ЦАМ4-1 при получении

Рафинирование сплава ЦАМ4-1 при получении: неметаллические включения в цинковом сплаве ЦАМ4-1 присутствуют в виде ферритов типа (Zn, Сu)Ох(Fe, Al)2О3. Позднее было установлено, что в отливках из сплава ЦАМ4-1 наряду с интерметаллидами FeAl3 присутствуют включения SiО2, шпинели 3А12О3•2SiО2 и ZnAl2О4. При этом на долю неметаллических, включений приходится от 30 до 80 % общего содержания включений. В свою очередь оксидные включения представляют собой в основном шпинели, причем доля шпинелей ZnAl2О4 составляет около 90 % от всего их количества.

Источником обогащения отливок включениями ZnAl2О4 является окисленная и влажная шихта. Соединение SiО2 и 3А12О3 • 2SiО2 вносятся в расплав с шихтой, загрязненной кварцевым песком и глиной.

Эффективность рафинирования цинковых расплавов оценивают по изменению плотности и пористости образцов, по изменению количества взвешенных неметаллических включений, скорости коррозии образцов и по другим характеристикам. Так, в работе при выборе оптимального состава флюса в системе ZnCl2 – Na3AlF6 – NaCl, обеспечивающего наилучшую рафинирующую способность сплава ЦАМ4-1, оценивали изменение величины площади, занятой на образце неметаллическими включениями, а также изменение процентного содержания металла в шлаке, снимаемого с обрабатываемой поверхности ванны. Полученные результаты позволили построить диаграмму типа состав-свойство и выбрать оптимальный состав флюса: 64 % ZnCl2, 10 % Na3 A1F6 и 26 % NaCl.

Флюсы вводят в цинковый расплав в два этапа. На первом этапе при проведении предварительной операции рафинирования применяется флюс следующего состава: канифоль 62—89 %, кокосовое масло 3—12 %, хлористый аммоний 8—26 %; на втором (окончательном) этапе рафинирования (при многоступенчатых режимах), флюс содержит: канифоль 57—92 %, битум 5—2 8%, хлористый аммоний 3—15 %. В другом варианте на первом этапе применения флюс с содержанием 35—55 % канифоли, 30—40 % смолы хвойных деревьев, 4—12% озокерита, 5—15% парафина; на втором этапе испольуют флюс следующего состава: 42—74 % канифоли, 13—50 % смолы хвойных деревьев, 3—8 % стеарина. На каждом этапе после введения флюса расплав выдерживают в течение 30-50 мин с последующим удалением дроссов. В случае рафинирования цинковых сплавов оксиды других металлов, не прореагировавшие с составляющими флюса, могут всплывать на поверхность расплава вместе с оксидами цинка.

Ковка алюминиевых сплавов

Алюминий куется при гораздо более низкой температуре, чем любой другой обычный металл из-за его низкой температуры плавления. Низкая плотность алюминия способствует его низкой способности удерживать тепло. Таким образом, требуется горячее оснащение, чтобы избежать быстрого охлаждения заготовки. Температура матрицы может часто находиться на уровне температуры заготовки или вблизи нее, что часто называют изотермической ковки. К счастью, большинство штамповочных сталей не выдерживают при использовании во время изотермической ковки алюминия. Типичные температуры ковки колеблются от 775-875 ° F. На рисунке 2 приведены температурные диапазоны для ковки, термической обработки и использования алюминиевых сплавов. Конкретная температура ковки будет зависеть от сплава. Поведение потока включает в себя потенциал для смягчения при высоких деформациях, что приводит к тенденции к локализации потока. Очень сложные формы могут быть выкованы с использованием изотермических условий и низкой скорости прессования. Этот тип ковки иногда называют точной ковкой.

fg0512-materials-fig2-lg.jpg
Рисунок 2. Типичные диапазоны температур для алюминиевых сплавов

Для большинства применений ковочного материала заготовка подвергается некоторой обработке деформации (изнашивание, прокатка или экструзия) для разрушения структуры литого зерна. С алюминием чаще всего применяются заготовки с непрерывным литьем. Заготовки могут быть гомогенизированы, когда необходима более согласованная микроструктура. Некоторая пористость существует в литых заготовках, которые должны быть «исцелены» путем ковки. Конечно, также используются экструдированные и кованные заготовки. Заготовки обычно вырезаны. Абразивные пилы не используются из-за высокой пластичности и низкой температуры плавления алюминия.

Большинство кузнечных заготовок нагреваются в газовых или электрических печах. Точка плавления алюминия значительно ниже, чем у других обычных металлов, поэтому конвекция является доминирующим видом теплопередачи из-за относительно низкой температуры ковки. Радиация доминирует в металлах с температурой ковки более 1500 ° F. Поскольку алюминий не является ферромагнитным, индукционный нагрев нецелесообразен.

Алюминиевые сплавы обычно куются на гидравлических ковочных прессах из-за их высокой чувствительности к деформации. Использование ковочных молотов и механических прессов является скорее исключением, чем правилом. Горячие штампы, в том числе изотермические, являются общими. В большинстве случаев температура инструмента находится в пределах 250 ° F от температуры заготовки. Для чистовых / точных поковок изотермическая оснастка и низкие скорости деформации являются нормой.

Молотовая ковка алюминиевых сплавов должна производиться осторожно. Из-за высоких скоростей деформации при ковке кузнечным молотом в заготовке может возникать горячая короткая задержка. Виды смазиа развивались в течение последних 25 лет, в то время как использование свинцовых смазкок постепенно прекращалось в 1980-х годы. В настоящее время смазки на масляной основе заменяются на водные и синтетические смазочные материалы. Смазка является критическим аспектом при ковке алюминия из-за сильной склонности металла к галлу (т.е. части алюминиевой детали, прилипшей к матрице).

Из-за низкого напряжения потока алюминия и высокой пластичности очень сложные формы могут быть выкованы из алюминиевых сплавов по сравнению с другими металлами. Потенциальные дефекты включают в себя кружки, истирание, локализацию потока и незаполнения / всасывания. Локализация потока может казаться кругом или трещиной. Многие высокопроизводительные алюминиевые детали отделаны без дефектов. Низкообъемные детали (как правило, аэрокосмические) изготавливаются в готовом инструменте, удаляются для измельчения дефектов и приклеиваются к размерам с использованием того же инструмента. Это было бы нецелесообразно для других сплавов из-за формирования масштаба или роста зерна.

После кузнечной обработки высокопроизводительные детали (автомобильные) сразу же подвергаются термической обработке на автоматических линиях. Одноразовые детали, например, используемые в аэрокосмической промышленности, имеют воздушное охлаждение. Последующая холодная работа выполняется путем чеканки для контроля размера и остаточного напряжения в критических приложениях.

Легирование

Введение различных легирующих элементов в алюминий существенно изменяет его свойства, а иногда придает ему новые специфические свойства.

Прочность чистого алюминия не удовлетворяет современные промышленные нужды, поэтому для изготовления любых изделий, предназначенных для промышленности, применяют не чистый алюминий, а его сплавы.

При различном легировании повышаются прочность, твердость, приобретается жаропрочность и другие свойства. При этом происходят и нежелательные изменения: неизбежно снижается электропроводность, во многих случаях ухудшается коррозионная стойкость, почти всегда повышается относительная плотность. Исключение составляет легирование марганцем, который не только не снижает коррозионную стойкость, но даже несколько повышает ее, и магнием, который тоже повышает коррозионную стойкость (если его не более 3 %) и снижает относительную плотность, так как он легче, чем алюминий.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий