Литейные алюминиевые сплавы

Для литейных сплавов особенно важны литейные характеристики — высокая жидкотекучесть, малая склонность к образованию усадочных и газовых пустот, трещин, раковин.

В зависимости от химического состава литейные алюминиевые сплавы делят на пять групп:

1. сплавы на основе системы Al-Si (АЛ2, АЛ4, АЛ9, АЛ34 и др.); отличаются высокими литейными свойствами, удовлетворительной коррозионной стойкостью, могут длительно работать при температурах 150-200 ^оС;

2. сплавы на основе системы Al-Si-Cu (АЛ3, АЛ5, АЛ32, АК52М и др.); обладают пониженной коррозионной стойкостью; сплавы АЛ3 и АЛ5 отличаются повышенной жаропрочностью (рабочая температура до 270 ^оС);

3. сплавы на основе системы Al-Mg (АЛ8, АЛ23, АЛ21-1, АЛ27, АЛ27-1, АЛ28); обладают удовлетворительными литейными свойствами, высокой коррозионной стойкостью, хорошо обрабатываются резанием; рабочая температура ниже 100 ^оС;

4. сплавы на основе системы Al-Cu (АЛ7, АЛ19, АЛ33); обладают пониженными литейными свойствами; хорошей коррозионной стойкостью, хорошо обрабатываются резанием;

5. сплавы на основе сложных систем (АЛ1, АЛ21, АЛ24 и др.); отличаются высокой жаропрочностью, пониженной коррозионной стойкостью.

Табл. 1. — Химический состав и механические свойства некоторых литейных алюминиевых сплавов (1МН/м² » 0, 1 кгс /мм²; 1 кгс/мм² » 10 МН/м²)

Марка сплава	Элементы (% по массе)				Вид литья		Типичные механические свойства
	Cu	Mg	Mn	Si				предел прочности sb, МН/м2	предел текучести s0,2, МН/м2	относит. удлинение d, %
АЛ8		9,5-11,5	0,1	0,3		З, В, О		320	170	11,0
АЛ2	0,8	—	0,5	10-13		Все виды литья		200	110	3,0
АЛ9	0,2	0,2-0,4	0,5	6-8		" « "		230	130	7,0
АЛ4	0,3	0,17-0,3	0,25-0,5	8-10,5		" » «		260	200	4,0
АЛ5	1,0-1,5	0,35-0,6	0,5	4,5-5,5		» « "		240	180	1,0
АЛЗ	1,5-3,5	0,2-0,8	0,2-0,8	4,0-6,0		Все виды литья, кроме Д		230	170	1,0
АЛ25	1,5-3,0	0,8-1,2	0,3-0,6	11-13		К		200	180	0,5
АЛ30	0,8-1,5	0,8-1,3	0,2	11-13		К		200	180	0,7
АЛ7	4-5	0,03	—	1,2		—		230	150	5,0
АЛ1	3,75-4,5	1.25-1,75	—	0,7		Все виды литья, кроме Д		260	220	0,5
АЛ19	4,5-5,3	20,05	0,6-1,0	0,3		З, О, В		370	260	5,0
АЛ24	0,2	1,5-2,0	0,2-0,5	0,3		З, О, В		290	—	3,0

Примечания ¹Виды литья: З — в землю; В — по выплавляемым моделям; О — в оболочковые формы; К —в кокиль; Д — под давлением. ²Zn 3,5 — 4,5%.

Табл.2. — Назначение алюминиевых литейных сплавов

Марка	Назначение
АЛ1	Детали средней нагруженности, работающие при повышенных температурах (поршни, головки двигателей и др.)
АЛ2	Тонкостенные детали сложной конфигурации< работающие при ударных нагрузках (корпусные детали, рычаги, кронштейны, крышки и др.)
АЛ3	Детали не несущие больших нагрузок и работающие при повышенных температурах (крышки, кронштейны и др.)
АЛ4	Крупные детали сложной формы, несущие статические и ударные нагрузки (картеры и блоки цилиндров двигателей внутреннего сгорания и т. п.)
АЛ5	Крупные детали, несущие повышенные статические нагрузки (корпуса, блоки, рубашки, головки двигателей внутреннего сгорания и др.)
АЛ7	Небольшие детали простой конфигурации, несущие большие статические нагрузки (кронштейны, упоры, подвески и т. п.)
АЛ8	Детали простой формы, работающие в агрессивных средах и несущие большие нагрузки (арматура, корпуса приборов на морских судах)
АЛ9	Сложнопрофильные нагруженные детали, работающие в агрессивных средах и требующие сварки (корпуса насосов, редукторов, картеры двигателей и др.)
АЛ25	Поршни двигателей внутреннего сгорания
АЛ34 (ВАЛ5)	Корпусные детали, работающие под высоким давлением
АЛ27	Детали морских судов
АЛ19	Силовые и клепаные детали, работающие при температурах до     300 оС
АЛ33 (ВАЛ1)	Детали, работающие при температуре 350 оC

Технологический процесс прессования заключается в следующем. При 1100 С дают выдержку в 30 - 40 мин. [3]

Технологический процесс прессования состоит из следующих основных операций: сушки коржей, тонкого помола и пластификации, дозирования, брикетирования, прессования, пара-финирования или предварительного низкотемпературного обжнга предварительной механической обработки, сушки, обжига и окончательной механической обработки. [4]

Технологический процесс прессования изделий включает в себя предварительный подогрев пресс-массы, установление режимов прессования, усилия, температуры, времени выдержки пресс-формы и скорости охлаждения. [5]

Технологический процесс прессования изделий из реактопластов состоит из следующих основных операций: подготовки сырья, дозировки его ( включая таблетирование), предварительного подогрева, собственно прессования ( формования), термической обработки, механической обработки, контроля готовых изделий. [6]

Технологический процесс прессования изделий с заформованной аппликацией, будучи в основном аналогичен обычному прессованию, отличается несколькими дополнительными операциями на стадии формования. [7]

Технологический процесс прессования деталей из термореактивных материалов включает таблетирование и высокочастотный подогрев. Таблетирование необходимо для дозировки и повышения теплопроводности материала, а также удаления из него воздуха. Предварительный подогрев материала токами высокой частоты уменьшает длительность смыкания пресс-формы и выдержку под давлением в 2 - 3 раза, увеличивает срок службы пресс-формы, что приводит к увеличению производительности труда и улучшению качества изделий. [8]

Технологический процесс двухцветного прессования состоит из пяти операций. Первая загрузка ( рис. 10.13, а): в матрицу загружают навеску пресс-материала и опускают подвижную плиту пресса при правом положении передвижной кассеты; при этом в гнездо матрицы входит пуансон большего диаметра и высоты. Первая выдержка ( рис. 10.13 6): выдерживают изделие в пресс-форме до отверждения наружной части изделия; после выдержки раскрывают пресс-форму. Вторая загрузка ( рис. 10.13, в): в матрицу, в которой уже оформлена наружная половина изделия, загружают новую навеску материала другого цвета, передвигают кассету в новое положение и смыкают пресс-форму. Вторая выдержка ( рис. 10.13, г): выдерживают изделие в пресс-форме в течение времени, достаточного для отверждения вновь засыпанного материала ( внутренней части изделия); после выдержки раскрывают пресс-форму. Извлечение готового изделия ( рис. 10.13, д): извлекают готовое изделие из матрицы, и цикл прессования повторяют. [9]

Технологический процесс прессования деталей или заготовок состоит из следующих операций: таблетирование, предварительный подогрев таблеток, прессование, удаление грата и литников, термическая обработка. [10]

Технологические процессы прессования деталей из пластмасс относятся к наиболее распространенным способам формообразования, они обеспечивают высокую производительность процесса, достаточно высокую точность размеров и формы изделий, высокую чистоту поверхностей и выполняются на универсальном технологическом оборудовании. [11]

Технологический процесс прессования ступенчатых валов представляет собой одну из разновидностей холодной обработки металла давлением. Он сочетает в себе одновременно выдавливание, протяжку и обжатие. Этим методом целесообразно осуществлять массовое производство валов сплошного симметрического сечения с двумя или несколькими переменными диаметрами по длине.

Антифрикционные сплавы — сплавы, применяемые для изготовления вкладышей подшипников скольжения и некоторых других трущихся деталей.

В качестве антифрикционных сплавов применяют бронзы, антифрикционные чугуны и так называемые баббиты. Общие требования, предъявляемые к подшипниковым сплавам, были изложены ранее.

При выборе материала для вкладыша подшипника основными критериями являются удельное давление на подшипник, определяемое в Мн/м2 (кГ/см2), окружная скорость шейки вала относительно вкладыша и характер нагрузки на подшипник (ударная или спокойная). Кроме того, учитывается степень ответственности подшипника.

У каждого подшипникового материала есть своя область применения. Вкладыши из чугуна используют в подшипниках с большими удельными нагрузками на вкладыш при малых скоростях перемещения вала относительно вкладыша подшипника. Коэффициент трения у пары чугун — сталь выше, чем у стали с бронзой или баббитом. Но чугун значительно лучше переносит высокие удельные нагрузки без смятия. Чугун дешевле, чем другие антифрикционные сплавы. Антифрикционные серые, ковкие и высокопрочные чугуны имеют перлитную металлическую основу и повышенное содержание графита. Графит хорошо впитывает смазки, а при износе сам играет роль смазки. Графитовые включения должны быть средних размеров.

Антифрикционные чугуны легируют хромом, никелем, титаном и медью. Марки таких чугунов начинаются с буквы А. Например, серый чугун, легированный хромом и никелем и предназначенный для работы в паре с закаленным валом, маркируют АСЧ-1.

Бронзы Бр.ОФ10-1, Бр.ОФ6,5-0,25 и Бр.СЗО применяют для изготовления высоконагруженных подшипников при больших скоростях скольжения. Они обладают высокой прочностью, но коэффициент трения у пары бронза — сталь выше, чем у баббитов.

В энергетическом машиностроении для заливки вкладышей подшипников турбин, турбогенераторов, крупных электродвигателей и дизелей применяют баббиты на оловянной основе. Марка баббита начинается с буквы Б, за которой следует либо цифра, указывающая содержание олова, либо буква, характеризующая легирующий элемент, входящий в баббит.

Для наиболее ответственных подшипников турбин и турбогенераторов применяют баббит Б83, содержащий около 83% олова.

В состав этого баббита входят 10—12% сурьмы и 5,5—6,5% меди. На рис. 128 показана микроструктура баббита Б83. Сурьма образует с оловом кристаллы твердого химического соединения SnSb (белые квадраты и треугольники на рис. 128). Включения SnSb легче жидкого раствора, из'"которого они выпадают. Чтобы не происходило расслоения по удельному весу (ликвация по удельному весу) в процессе кристаллизации, в состав баббита добавляют медь, образующую с оловом химическое соединение Cu6Sn6. Оно начинает выпадать из жидкого раствора раньше SnSb, образуя разветвленные кристаллы, напоминающие по форме снежинки или звездочки (на рис. 128 светлые). Кристаллы химического соединения Cu6Sn5 препятствуют ликвации по удельному весу и обеспечивают равномерное распределение твердой структурной составляющей по всему объему заливки. Роль мягкой структурной составляющей играет тройная эвтектика на основе олова, образующая металлическую основу баббита (на рис. 128 темная). Баббит должен иметь мелкозернистую основу, получаемую при быстром охлаж-дении. Крупнозернистый баббит хрупок и обладает плохими антифрикционными свойствами. Баббит Б83 дорог, так как содержит много олова.