автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Исследование кристаллизации Al-Si сплавов и разработка легкоплавких фосфорсодержащих лигатур с целью повышения качества литых поршневых заготовок

На правах рукописи

БЕЛОВ МИХАИЛ ВЛАДИМИРОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ Al-Si СПЛАВОВ И РАЗРАБОТКА ЛЕГКОПЛАВКИХ ФОСФОРСОДЕРЖАЩИХ ЛИГАТУР С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ЛИТЫХ ПОРШНЕВЫХ ЗАГОТОВОК

Специальность 05 16 04 «Литейное производство»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ооз1<^^'^

Москва 2007

003173274

Работа выполнена на кафедре «Технологии литейных процессов» Государственного технологического университета «Московский институт стали и сплавов»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Э. Б. Тен

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор А.И. Батышев кандидат технических наук В.А. Волков

Ведущая организация авиационная корпорация «Рубин»

Защита состоится 2007 года на заседании диссертационного

совета Д212.132 02 при Государственном технологическом университете «Московский институт стали и сплавов» по адресу 119049, г Москва, Ленинский проспект, д 6, ауд А-305

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного технологического университета «Московский институт стали и сплавов»

Автореферат разослан «£», 2007 года

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

А Е Семин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность

Силумины - самые распространенные литейные сплавы на основе алюминия Они широко используются как конструкционный материал из-за сочетания комплекса высоких эксплуатационных и литейно-технологических свойств В частности, поршни двигателей внутреннего сгорания и компрессоров изготовляют преимущественно из эвтектических и заэвтектических силуминов

Современная технология производства поршней предусматривает выплавку сплава требуемого состава, рафинирование его от растворенных газов и неметаллических включений и модифицирование перед разливкой в литейные формы К настоящему времени получили практическую реализацию эффективные методы плавки и литья высококачественных изделий из эвтектических и заэвтектических силуминов

Однако требования к качеству литых изделий, экономичности и экологичности технологического процесса постоянно повышаются Поэтому весьма актуальным становится поиск новых резервов совершествования технологического процесса Наиболее эффективными методами улучшения свойств силуминов являются модифицирование, микролегирование и интенсификация процесса затвердевания (кристаллизации сплава) в литейной форме

Традиционным модификатором для заэвтектических силуминов является фосфор, который вводят в расплавы, преимущественно, в виде лигатуры медь фосфор (Си-Р) Ее в соответствии с ГОСТ 4515-93 выпускают двух марок МФ10 и МФ9 с содержанием фосфора соответственно 9,5-11,0 и 8,0-9,5 % Но все они имеют относительно высокие температуры плавления - 720-860 °С Поэтому для ввода их в расплав силумина требуется его значительный перегрев - до 250 °С При этом продолжительность усвоения лигатуры составляет от 30 до 60 мин и более

Поршневые силумины обязательно легируют медью Для этого, обычно, используют лигатуру А1 + 50% Си либо катодную медь Процесс легирования медью также требует перегрева расплава и времени на ее усвоение Малые добавки редкоземельных металлов, в частности, иттрия и церия оказывают положительное влияние на структуру и свойства заэвтектических силуминов Однако их воздействие на модифицированный фосфором силумин требует дополнительного изучения

Интенсификация процесса затвердевания в литейной форме позволяет существенно повысить качество литых изделий В связи с этим для литья поршней не применяют литье в

песчаную форму, а исключительно литье в металлическую форму литье в кокиль, литье под регулируемым газовым давлением и литье с кристаллизацией под давлением (ЛКД) Однако отсутствуют систематические данные о предельной возможности улучшения качества литых силуминов при совмещении высокой интенсивности кристаллизации сплава с комплексным модифицирующим и микро легирующим на него воздействием

Поэтому весьма актуальным представляется исследование эффективности комплексного воздействия на жидкий и кристаллизующийся расплав поршневых силуминов, совершенствование технологии их плавки, внепечной обработки, литья и термической обработки с целью повышения уровня их механических и эксплуатационных свойств, сокращения длительности приготовления расплавов, улучшения экологической обстановки в литейном цехе и повышения экономической эффективности его работы

Цель работы

Исследование эффективности комплексного внешнего воздействия на жидкий и кристаллизующийся расплав поршневых силуминов, изучение закономерностей воздействия фосфора совместно с РЗМ на структуру и свойства эвтектических и заэвтектических силуминов, в том числе в условиях экстремальной интенсивности их затвердевания, совершенствование технологии производства поршневых сплавов на основе использования комплексно модифицирующе-легирующих прутковых А1-Си-Р и А1-Си-Р-РЗМ лигатур, обеспечивающих улучшение качества литых изделий и повышение эффективности технологического процесса их изготовления

Для достижения заявленной цели в работе решали следующие задачи

1 Исследовать влияние на структуру и свойства эвтектических и заэвтектических силуминов высокого внешнего давления и большой скорости охлаждения кристаллизующегося сплава,

2 Исследовать эффективность комплексного воздействия на жидкий и кристаллизующийся расплав, структуру и свойства поршневых силуминов (микролегирования РЗМ, модифицирования фосфором, повышенной интенсивности охлаждения и высокого внешнего давления),

3 Исследовать условия получения силуминов повышенного качества, к которым предъявляются высокие требования по параметрам структуры, механических, технологических и эксплуатационных свойств,

4 Разработать легкоплавкие составы А1-Си-Р и А1-Си-Р-РЗМ лигатур для совмещенного модифицирования и легирования поршневых силуминов,

5 Разработать технологию изготовления прутковых А1-Си-Р и А1-Си-Р-РЗМ лигатур

Научная новизна

1 Установлено, что повышение скорости кристаллизации сплава при прочих равных условиях в большей степени измельчает структуру модифицированных фосфором заэвтектических силуминов, чем немодифицированных

2 Доказано, что эффект модифицирования заэвтектического силумина фосфором усиливается при интенсификации процесса затвердевания отливок в зависимости от способа литья он возрастает в следующем порядке литье в песчаную форму -> литье в кокиль —> поршневое прессование ЛКД -» пуансонное прессование ЛКД —» непрерывное или полунепрерывное литье

3 Показано, что для получения из заэвтектического силумина отливок высокого качества с мелкими (размером менее 15 мкм) равномерно распределёнными в объёме кристаллами первичного кремния, необходимо обеспечить сочетание высокой скорости кристаллизации сплава с модифицированием фосфором или «фосфором + РЗМ», а при получении заготовок для последующей пластической деформации - с дополнительной термической обработкой

4 Выявлены количественные зависимости параметров структуры, механических (прочность, относительное удлинение и твердость) и технологических (литейная усадка) свойств поршневых силуминов в зависимости от давления прессования на жидкий и кристаллизующийся металл, скорости затвердевания, модифицирования и микролегирования фосфором и РЗМ

Практическая значимость

Предложены составы А1-Си-Р и А1-Си-Р-РЗМ лигатур, которые имеют низкую температуру плавления (610 - 615 °С), обеспечивают комплексное модифицирование и легирование силуминов в наиболее оптимальных температурно-временных режимах

Разработана комбинированная технология производства А1-Си-Р и А1-Си-Р-РЗМ лигатур в виде прутковых изделий методами литья и прокатки, которая включает сплавление шихтовых материалов, получение цилиндрических заготовок методом горизонтального непрерывного литья и их последующую обработку давлением методом поперечно-винтовой прокатки

Предложен сокращенный режим термической обработки полунепрерывно-литых заготовок из заэвтектического силумина А390, позволяющий уменьшить его длительность на 36 % (с 42 до 27 час)

Использование предлагаемой продукции в виде прутковых Al-Cu-P и Al-Cu-Р-РЗМ лигатур позволяет повысить экономичность процесса приготовления расплава силумина за счет снижения температуры и длительности обработки, улучшить технологичность процесса за счет упрощения операции ввода в расплав лигатур, а также стабилизировать качество обработанного расплава

Проведено опытно-промышленное опробование предлагаемых технологий на ОАО «Гидромаш», по результатам которого принято решение об их внедрении в IV квартале 2007г

Апробация работы

Основные положения работы докладывались на

- международной конференции «Технология-2005» (Словакия, Братислава, 2005 г ),

- международной научно-практической конференции кафедры «Технологии литейных процессов» Московского института стали и сплавов (Москва, 2005 г),

- У международном конгрессе «Технологии машиностроения' 06» (Варна, Болгария, 2006 г),

- научном семинаре кафедры «Технологии литейных процессов» Московского института стали и сплавов (октябрь 2006г ),

- на VIII съезде литейщиков России (Ростов-на-Дону, 2007 г )

Публикации

По результатам выполненных исследований опубликовано 3 статьи

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованных источников и приложений Работа изложена на Ifefc страницах машинописного текста, содержит^) таблиц и рисунков Библиографический список включает наименований

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

Объектами исследования были бинарные сплавы Al-17%Si, Al-l5%Si, Al-12%Si, Allí %Si и поршневые силумины А390 (16,0 - 18,0 %Si, 4,0 - 5,0 % Cu, 0,45 - 0,65 %Mg), АК21М2,5Н2,5 и АК12ММгН (ГОСТ 1583-93)

Бинарные сплавы высокой чистоты готовили в лабораторных условиях с использованием алюминия марки А999 и кремния монокристаллического полупроводниковой чистоты марки КПС-3 Поршневые сплавы выплавляли из шихтовых материалов технической чистоты или готовых чушковых сплавов

В лабораторных условиях плавку осуществляли в печи сопротивления типа СШОЛ либо в индукционной печи высокой частоты ИСТ-0,06 в графитошамотных тиглях, а для рафинирования расплава использовали гексахлорэтан, который вводили в количестве 0,5 %

при температуре металла 750 ± 10°С

i

В промышленных условиях плавку осуществляли в газопламенной печи вместимостью 5000 кг Перед литьем расплав подвергали внепечной обработке путем предварительного фильтрования через сетку из стеклоткани на этапе слива металла из печи в желоб, дегазации в специальной емкости продувкой аргоном с применением двух вращающихся фурм и окончательного фильтрования через пенокерамический фильтр непосредственно перед подачей на разливочный стол

Ввод в алюминиевый расплав церия осуществляли лигатурой Si-40 % Се при температуре 840 - 850 °С в количестве 0,2 % Се от массы металла

Поршневые силумины модифицировали лигатурами систем Си-Р (в количестве 0,5 - 0,7 % Р от массы расплава при температуре 840 °С, а также, разработанными Al-Cu-P и Al-Cu-P-РЗМ лигатурами

Термическую обработку образцов в лабораторных условиях проводили в печи Nabertherm L5/11/Р320, а в промышленных условиях - в камерной тупиковой печи с выкатным подом

Для исследования процесса кристаллизации сплавов использовали термоанализ Показания ХА термопары регистрировали контроллером температуры КТ-02-03 Кривые охлаждения записывали в процессе кристаллизации проб массой 63±5 г в алундовых тигельках при помощи ЭВМ Скорость охлаждения проб составляла 1,5 °С/сек

Макроструктуру анализировали на установке, состоящей из лупы OLYMPUS М422 и цифровой камеры NIKON N80 SLR Измерение твердости HB проводили с помощью твердомера DAEYEONG DYD-102

Размер кристаллов первичного кремния (КПК) определяли методом случайных секущих на микроскопах МИМ-7 и Neophot-21, а также с использованием программа OPTIMAS 6 2

Распределение примесей и добавок в микроструктурах сплавов изучали с помощью электронных микроскопов JEOL и PERSONAL SEM V4 02 i (с помощью программы FLAME), а также установки оже-спектроскопии PHl-680 (Physical Electronics, USA)

Микротвердость фазовых составляющих определяли на микротвердомере ПМТ-3 по стандартной методике

Механические свойства сплавов определяли по стандартной методике на отдельно отлитых образцах

Коэффициент линейного расширения (КЛР) сплавов в интервале температур 20 - 350 "С определяли на образцах, вырезанных из отливок, по стандартной методике с помощью дилатометра

В лабораторных условиях слитки отливали на установке горизонтального непрерывного литья, а в промышленных условиях, на установке вертикального полунепрерывного литья

Литье с кристаллизацией под давлением осуществляли на гидравлическом прессе Д2430Б методом пуансонного и поршневого прессования Параметры процесса литья фиксировали по показаниям датчиков с использованием осциллографа Н43 1

ВЛИЯНИЕ УСЛОВИИ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ ОТЛИВКИ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ПОРШНЕВОГО СПЛАВА

В настоящее время поршни различного назначения из эвтектических и заэвтектических силуминов изготовляют преимущественно методами фасонного литья (в кокиль и под регулируемым газовым давлением), а также горячей штамповки полунепрерывно-литых заготовок

Известно, что структура сплавов в значительной степени зависит от условий формирования отливки в литейной форме (кристаллизаторе) чем быстрее оно протекает, тем мельче зерно в структуре сплава

Сравнительные эксперименты, выполненные на предварительной стадии, показали (табл 1), что при литье силуминов в кокиль скорость кристаллизации в 5,4 раза больше, чем при литье в песчаную форму При этом в структуре сплава первичных кристаллов кремния у немодифицированного заэвтектического силумина при литье в кокиль формируется в 3,4

раза больше (размеры соответственно меньше) В тех же условиях при литье модифицированного фосфором заэвтектического силумина это различие возрастает до 15,6 раз Это свидетельствует о том, что при литье в кокиль в условиях повышения в 5,4 раза скорости кристаллизации модифицирующий эффект усиливается в 4,6 раз

Усиление модифицирующего эффекта по мере увеличения скорости кристаллизации сплава создает предпосылки для существенного улучшения качественных параметров отливок из силуминов за счет создания условий для максимальной интенсификации процесса их кристаллизации

В связи с изложенным, в работе изучали влияние на формирование структуры и свойств силуминов мощного внешнего теплосилового воздействия Для этого использовали метод литья с кристаллизацией под давлением

Объектами исследования являлись двойные сплавы эвтектический - А1-11% и заэвтекгические - А1-15% и М-17% силумины и промышленный заэвтектический сплав А390

Таблица 1 - Размер КПК в структуре сплава А1 - 17% $1 при разных скоростях его охлаждения в процессе кристаллизации

Наименование показателя Способ литья

В песчаную форму В кокиль

Сплав немодифи цированный Сплав модифицированный Сплав немодифи цированный Сплав модифицированный

Скорость охлаждения, °С/с 8 43

Размер КПК, (Ь), мкм 150 50 100 20

Коэффициент модифицирования, К1) 0,67 0,8

Коэффициент модифицирования рассчитывается по формуле К = (LiaiK исх' Liojk МО д) / Ькпк исх

Влияние интенсивности теплосилового воздействия на структуру и свойства немодифицированных силуминов

Различные условия внешнего теплосилового воздействия на жидкий и кристаллизующийся силумин создавали путем изменения параметров литья с кристаллизацией под давлением в следующих пределах температура заливаемого металла (tsui) - 640-650 °С для AI-11% Si и Al-15% Si сплавов и 680-690 °С для Al-17% Si сплава, температура матрицы (tM) - 75-160 °С, температура пуансона (tn) - 25-50 °С, давление (Рн) -

0,1 (атмосферное), 170 и 360 МПа, длительность выдержки расплава в матрице до приложения давления (тд) - 2-3 с, длительность прессования (тп) - 25-30 с

В процессе литья фиксировали все основные параметры процесса температуру в разных зонах образцов, температуру матрицы в разных точках, давление прессования и перемещение прессующего пуансона-поршня Результаты измерений приведены в таблице 2

С увеличением давления прессования длительность затвердевания отливок сокращается, что обусловлено, прежде всего, уменьшением зазора между отливкой и матрицей пресс-формы на этапе кристаллизации сплава и соответственно возрастанием интенсивности теплопередачи на границе раздела «отливка - форма» При этом независимо от содержания кремния в сплаве заметное сокращение длительности затвердевания отливки (тэаТ) происходит в интервале повышения давления прессования Р„ от 0,1 до 170 МПа Дальнейшее повышение давления Рн до 360 МПа оказывает слабое или незначительное влияние на т:вт

Таблица 2 - длительность затвердевания отливок при ЛКД

Содержание кремния в сплаве, % Режимы ЛКД Длительность затвердевания отливки, с

Рн МПА 1 °С «•зал, ^ 1м °с

11 0,1 170 360 640 640 650 110 122 125 38 11 10

15 ОД 170 360 670 680 660 115 118 80 43,5 12 10

17 од 170 360 680 680 680 160 120 90 46,5 15 12

Длительность затвердевания отливок т^ также существенно зависит от содержания кремния в сплаве при повышении содержания кремния с 11 до 17 % тмт возрастает на 20-35 %, что связано с большим выделением теплоты кристаллизации

Градиент температуры по сечению отливки в момент окончания её затвердевания существенно зависит от давления прессования чем больше р„, тем больше градиент - 40-50°С при р„ = ОДМПа, 80-90°С при р„ = 170МПа, 120-150°С при р„ = ЗбОМПа Рост величины температурного градиента по сечению отливок при повышении давлении прессования связан с установленным экспериментальным фактом повышения температуры ликвидус исследованных сплавов и, как следствие, с расширением интервала их кристаллизации

Рост температуры ликвидус Al-Si сплавов при давлении прессования ЗбОМПа можно объяснить применением к исследуемой системе закона Клаузиуса-Клайперона, согласно которому

dt tv (F,-K2) (1) dp L

где dt - изменение температуры кристаллизации сплава, обусловленное изменением давления на величину dp,

tup - температура кристаллизации (ликвидус) сплава, Vi и \г - объем 1кг твёрдой и жидкой фаз, соответственно, L - скрытая теплота кристаллизации

По данным замера диаметров цилиндрических отливок на разных уровнях по их высоте и расчетов величины усадки установили, что давление прессования существенно влияет на литейную усадку Al-Si сплавов (Табл 3)

Таблица 3 - Влияние содержания кремния и давления прессования на литейную усадку Al- Si сплавов

Содержание кремния, % Рн, МПа Литейная усадка сплава в разных по высоте частях отливки, % Среднее значение ел, %

Н1, Н2, нз, Н4, Н5,

11 0,1 170 360 1,4 0,3 0,2 1,3 0,5 0,4 1,3 0,5 0,5 1,25 0,6 04 1,2 0,4 0,3 1,29 0,46 0,36

15 0,1 170 360 1,4 0,2 0,1 1,3 0,3 0,4 1,3 0,7 0,5 1,2 0,7 0,4 1,0 0,2 0,1 1,24 0,42 0,3

17 0,1 170 360 1,3 0,1 0,1 1,3 0,2 0,3 1,3 0,4 0,4 1,3 0,4 0,5 0,8 0,4 0 1,2 0,3 0,26

Я/ - Нэ — соответственно сеченш отливки от верхней кромки до нижней

При увеличении давлении прессования с 0,1 МПа до 170-360 МПа значение е„ уменьшается на 65-78 % При этом по мере роста содержания кремния в сплаве литейная усадка сплава снижается на 4-7 % при давлении прессования 0,1 МПа Причем, этот эффект возрастает до 16-28 % при увеличении давления прессования до 360 МПа

В условиях ЛКД в структуре заэвтектических силуминов, наряду с кристаллами первичного кремния (КПК) и эвтектики, присутствует фаза аА1 При этом по мере усиления

теплосилового воздействия (возрастания давления прессования и интенсивности теплоотвода) неравновесность процесса кристаллизации возрастает и соответственно количество фазы ад] увеличивается (табл 4) Причем, при высоком давлении прессования (Р„ = 360 МПа) в условиях максимального теплосилового воздействия выделение фазы ад! по сечению отливки становится более равномерным

Таблица 4 - Влияние интенсивности теплосилового воздействия на количество ад1 -фазы в структуре цилиндрической отливки из сплава А1-17%31

Давление прессования Р„, МПа Количество ад| - фазы, %

Поверхность На половине радиуса В центре

0,1 1,5 10,6 11,3

170 4,1 11,0 16,0

360 16,6 20,8 19,9

В ¡«модифицированном заэвтектическом силумине КПК при всех исследованных давлениях литья имеют преимущественно полиэдрическую форму, однако размер их с увеличением давления прессования уменьшается от 100 мкм при Р„ = 0,1 МПа до 50 мкм при Р„ = ЗбОМПа Только при р„ = ЗбОМПа они появляются в близи поверхности отливки и то в виде разбросанных группировок Полученные экспериментальные результаты хорошо согласуются с известной теоретической зависимостью . = 2сг йТ

АТ ЫР (К,-К,) (2)

где г* - радиус критического зародыша,

о - поверхностное натяжение на границе раздела зародыш - кристалл, ДТ - переохлаждение расплава, УЬУ2-объём 1 кг твёрдой и жидкой фаз Из формулы 2 видно, что уменьшение размера критического зародыша, а следовательно, и измельчение структуры сплава в отливках при ЛКД происходит не только за счёт повышения переохлаждения ДТ, но и за счёт повышения давления прессования

Механические свойства заэвтектических силуминов при ЛКД существенно зависят от давления прессования (табл 5) при увеличении Р„ с 0,1 до 360 МПа прочность сплава возрастает на 20-30 %, а относительное удлинение - в 2,5 раза При изменении содержания кремния в сплаве эти свойства изменяются существенно в меньшей степени

12

в *

Таким образом, несмотря на достаточно хороший уровень механических свойств ¡»модифицированных заэвтектических силуминов, достигаемый в условиях усиленного теплосилового внешнего воздействия на жидкий и кристаллизующий сплав, они недостаточны для изготовления отливок ответственного назначения Это обусловлено, прежде всего, большими размерами КПК и относительно неравномерным распределением их в структуре отливок, пониженными вследствие этого эксплуатационными свойствами и плохой обрабатываемостью резанием, а также низкой стойкостью металлорежущего инструмента

Таблица 5 - Влияние концентрации кремния и интенсивности теплосилового воздействия на механические свойства заэвтектического силумина А1-17%81

Содержание кремния в сплаве, % Давление прессования Р„, МПа ов, МПа 8,%

15 0,1 159 2,5

170 188 4,1

360 207 6,3

17 0,1 152 1,6

170 171 3,9

360 183 4,0

Влияние комплексного теплосилового воздействия и модифицирования на структуру и свойства силуминов

Эффективность комплексного теплосилового и модифицирующего воздействия на структуру и свойства изучали при литье отливок типа «стакан» из заэвтектического силумина А390 Полученные результаты (табл 6), показывают, что при пуансонном прессовании, также как и при поршневом, чем больше давление прессования, тем мельче КПК при прочих равных условиях средний размер частиц КПК уменьшается на 11 и 20 % при увеличении давления прессования с 100 до 160 и 250 МПа

При постоянном давлении (Р„,) с увеличением Ьст отливки с 5 до 15 мм размер КПК увеличивается примерно на 9-10 %, но максимальный размер не превышает 12 мкм

Это свидетельствует о том, что размеры КПК, которые формируются при ЛКД ^модифицированных и модифицированных заэвтектических силуминов, существенно различаются и составляют соответственно 50-90 и 10-12 мкм Конечно, здесь присутствует

влияние толщины отливки, однако оно, как отмечено выше, на порядок слабее Поэтому многократное (5-7 раз) измельчение размера КПК обусловлено, прежде всего, влиянием модифицирования фосфором

Таблица 6 - Влияние интенсивности теплосилового воздействии на параметры КПК в

модифицированном силумине А390

Давление прессования Рн, МПа

Параметры 100 160 250

КПК Толщина отливки Ьс, мм

5 10 15 5 10 15 5 10 15

Суммарная площадь КПК, мкм2 29669 31458 32342 26305 27059 30293 26776 29650 31070

Количество КПК, шт 223 237 221 220 227 230 270 291 285

Средняя площадь КПК, мкм2 133 133 146 120 119 132 99 102 109

Средний размер частиц КПК, мкм 11,5 11,5 12,1 11,0 10,9 11,5 10,0 10,1 10,4

Влияние теплосилового воздействия на прочностные показатели модифицированного заэвтектического силумина А390 представлено в таблице 7

При увеличении давления прессования со 100 до 250 МПа временное сопротивление разрыву (ств) в целом возрастает со 158-184 МПа до 186-225 МПа Однако если при давлениях прессования до 160 МПа с увеличением толщины стенки отливки прочность возрастает, то при давлении прессования 250 МПа она, наоборот, снижается Такой характер изменения ств обусловлен, вероятно, тем, что при Рн, < 160 МПа сильнее проявляется эффект теплосилового воздействия на интенсивность затвердевания и соответственно, улучшение свойств сплава, чем увеличение толщины отливок При давлении прессования 250 МПа влияние скорости затвердевания на структурные параметры достигают предельного уровня В этих условиях полнее проявляется эффект «пропрессовывания» затвердевающего расплава в отливках большей толщины Соответственно они получаются более плотными и более прочными

Твердость сплава А390 слабо зависит от толщины стенки отливки, но последовательно возрастает на 2 и 6 % (до 148 НВ) при увеличении давления прессования со 100 МПа до 160 и 250 МПа соответственно

Таблица 7 - Прочность сплава А390 на разрыв в отливке «стакан» в зависимости от давления

прессования и толщины стенки при пуансонном прессовании

Свойства сплава А390 Давление прессования Р„, МПа

100 160 250

Толщина отливки be, мм

5 10 15 5 10 15 5 10 15

Предел прочности а„, МПа 184 169 158 220 212 186 195 209 225

Таким образом, усиленное внешнее теплосиловое воздействие на жидкий и кристаллизующий силумин является эффективным фактором измельчения структуры и повышения показателей механических свойств Однако достигаемый при этом эффект улучшения качества литого сплава недостаточен для его использования при производстве ответственных отливок, в том числе поршней Более высокий уровень показателей структуры и свойств силуминов достигается при комплексной обработке, которая включает, наряду с усиленным теплосиловым воздействием, также модифицирование фосфором При этом вклад модифицирования в улучшение структуры и свойств силуминов превышает вклад теплосилового внешнего воздействия на сплав в процессе затвердевания отливки

Влияние технологических параметров изготовления полунепрерывнолитых заготовок на структуру и свойства поршневого силумина А390

Исследования проводили в производственных условиях фирмы Sung Hoon Engineering Со, Ltd (Корея) Технологический процесс производства слитков из сплава А390 включал плавку сплава, его внепечную обработку, литье и термическую обработку

Плавку сплава А390 осуществляли в газовой пламенной печи вместимостью 5 т В печи расплав модифицировали фосфором, а вне печи его подвергали многоступенчатой рафинирующей обработке путем предварительного фильтрования через стеклоткань, продувки аргоном и вторичного фильтрования через керамический фильтр

Разливку осуществляли на машине вертикального полунепрерывного литья фирмы Wagstaff (США) Низкий водоохлаждаемый графитовый кристаллизатор позволял формировать начальную корку на слитках, а интенсивное вторичное водоструйное охлаждение обеспечивало получение высокой интенсивности охлаждения кристаллизующего сплава

Технологические параметры литья слитка диаметром 77мм указаны в таблице 8 Выдержка в кристаллизаторе от момента заливки до начала вытягивания составляла 28

секунд. После вытягивания 3 м слитка параметры литья стабилизировались Конечная длина слитка составляла 5 м

Макроструктура сплава А390 в полунепрерывнолитых заготовках по длине и сечению слитка одинакова В тоже время, микроструктура сплава по сечению слитка несколько неоднородна размер и количество КПК в центральной части и на периферии слитка различны Так, в центральной части средний размер КПК составляет 21 мкм, а среднее количество 26 шт, а в поверхностном слое слитка - 19 мкм и 34 шт, соответственно При этом среднее количество интерметаллидов по сечению образцов 176 шт, средняя занимаемая ими площадь 21 мкм2, средняя их объемная доля 7,6 %

Таблица 8 - технологические параметры литья слитка из сплава А390

Название параметра Значение параметра

Длина слитка, мм 0 200 500 1000 1500 2000 2500 3000 5000

Температура перед фильтром, ОС 850 - - - - - - - -

Температура после фильтра, ОС 849 840 832 813 810 807 805 805 804

Температура перед кристаллизатором, ОС 830 - - - - - - - -

Температура в конце литейного стола, ОС - 787 784 772 764 760 760 758 757

Скорость литья, мм/мин 135 135 135 135 140 140 145 145 145

Температура охлаждающей воды, ОС 23 23 23 23 23 23 23 23 23

По сечению слитка неоднородность в структуре сплава по размеру КПК в среднем составляет 9,5 %, а по их количеству 23,5 % Этим, видимо, обусловлено незначительное (2,1 %) различие твёрдости сплава по Бринеллю (НВ) Более высокую твердость сплав имеет в поверхностном слое слитка, где в среднем она равна 113 НВ

Неоднородность в структуре сплава наблюдается и по длине слитка Вследствие этого отмечено заметно выраженная тенденция к возрастанию твёрдости слитка от донной к головной части В головной части слитка средняя твёрдость на 7 % больше, чем в донной, и составляет 114 НВ

Неоднородность структуры по сечению слитка, очевидно, обусловлена наличием большого градиента температуры в условиях высокой интенсивности охлаждения слитка, по длине слитка - изменениями параметров литья в процессе его вытягивания

На первом этапе литья (при формировании начальных участков слитка длиной до 3 м) происходит постепенное уменьшение температуры расплава после фильтра с 849 до 805 °С и на литейном столе с 787 до 758 "С, при этом постепенно возрастает скорость вытягивания слитка со 135 до 145 мм/мин

На втором этапе литья верхняя часть слитка (от 3 до 5 м) формируется при практически одинаковых технологических параметрах процесса При этом разница в твердости сплава уменьшается по сечению с 2,1 до 1,4 %, а по длине с 7 до 0 % Это, вероятно, связано со стабилизацией технологического режима литья и одинаковостью условий затвердевания второй части спитка

Слитки из заэвтектических силуминов используют для изготовления деталей, в том числе поршней, методом горячей штамповки В связи с этим, лигой сплав, наряду с высокими прочностным и эксплуатационным характеристиками, должен иметь достаточно высокую пластичность В литом состоянии в структуре слитков из заэвтектического силумина присутствуют остроугольные кристаллы первичного кремния и интерметаллидные включения, которые существенно затрудняют процесс пластической деформации В связи с этим слитки подвергают дополнительной термической обработке При этом достигается гомогенизация сплава по химическому составу, растворение интерметалладных фаз, выделившихся в условиях неравновесной кристаллизации, снижение неоднородности структуры и уменьшение термических напряжений

На фирме Sung Hoon Engineering Со Ltd, где хорошо освоено производство слитков и заготовок под штамповку из поршневых заэвтектических силуминов, термообработку слитков сплава А390 осуществляют по двух-стадийному режиму нагрев за 3 час до 490 °С, выдержка при этой температуре 24 час, охлаждение в течение б час до 340 °С, выдержка при этой температуре в течение 5 час и охлаждение

В термообработанном состоянии все фазы в структуре слитка приобретают скругленные формы, в том числе и кристаллы первичного кремния, что позволяет заметно повысить деформируемость сплава Применяемый режим ТО позволяет стабильно получать показатели механических свойств сплава, приемлемые для последующей горячей штамповки НВ = 55 - 65, о, = 160 - 200 МПа, о„ 2 < 170 МПа, 8 = 3-7%

Однако недостатком его является большая продолжительность обработки, которая составляет 42 час С целью изыскания возможности сокращения длительности термической

обработки, в лабораторных условиях провели серию специальных экспериментов На установке горизонтального непрерывного литья отливали слитки из сплава А390 и затем изучали изменение структуры слитка в зависимости от длительности выдержки при температуре 490 °С В результате установили, что в применяемом режиме ТО неоправданно длительным является этап выдержки слитков при температуре 490°С Он может быть сокращён с 24 до 4 час

Проверку полученных результатов,-проводили в производственных условиях фирмы Sung Hoon Engineering Со Ltd Промышленные эксперименты подтвердили возможность существенного сокращения длительности ТО При этом ввиду наличия неравномерности температурного поля по пространству промышленной печи длительность высокотемпературной выдержки уменьшили с 24 до 9 час без снижения качества слитков Сокращенный на 15 час режим термической обработки используется на фирме уже более 2-х лет

Таким образом, для получения из заэвтектического силумина слитков высокого качества, пригодных для производства методом пластической деформации ответственных деталей, необходимо обязательно модифицирование сплава фосфором, затвердевание слитка при высокой скорости охлаждения и термическая обработка

РАЗРАБОТКА СОСТАВА И ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИГАТУР

Для модифицирования заэвтектических силуминов используют различные материалы элементарный фосфор, лигатуру Си-Р (8-15 масс %), фосфид меди (СизР), пентахлорид (РСЬ) и пентасульфид (P2S5) фосфора, фосфиды ачюминия, никеля и марганца, соединения Zn3p2 и специальные смеси (Альфозит, Фораль, Нуклеант) Однако все перечисленные модификаторы имеют ряд серьезных недостатков Прежде всего, это необходимость перегрева расплава при вводе модификатора, токсичность вводимых материалов, сопутствующий ввод нежелательных элементов, а также, бурление и выброс металла при обработке расплава модификатором

Дчя микролегирования поршневых эвтектических силуминов фосфором используют, как правило, те же самые препараты и лигатуры, которые предназначены для обработки заэвтектических силуминов При этом также требуется повышенный перегрев расплава -более, чем на 250 °С

В связи с этим в последние годы, для обеспечения требований к экологической безопасности технологических процессов и снижения затрат на приготовление расплава, для

модифицирования силуминов фосфором применяют преимущественно лигатуру Си-Р в виде «вафельных плиток» и гранул с содержанием фосфора 8 - 15 % При этом при вводе 0,1 %Р в расплав вносится от 0,4 до 1,15% Си

Из-за повышенной температуры плавления двойной лигатуры и затруднениями с ее усвоением расплавом силумина предложена тройная порошковая Al-Cu-P лигатура, которую выпускают в виде прутков Однако такая лигатура имеет высокую стоимость, так как изготавливается методом порошковой металлургии с последующим прессованием в пруток

Вместе с тем прутковая лигатура предпочтительнее прочих ввиду того, что sé можно вводить как в расплав в печи или миксере, так и в струю металла в желобе или литниковой чаше Поэтому весьма актуальным является получение легкоплавких фосфорсодержащих прутковых лигатур на основе литейных технологий

В связи с этим на кафедре «Технологии литейных процессов» МИСиС были проведены исследования по разработке состава и технологии получения легкоплавких фосфорсодержащих лигатур на основе систем Al-Cu-P, Al-Cu-Р-РЗМ и Al-Cu-P-Si-P3M

Требуемый состав определяли исходя из анализа диаграмм состояния Al-Cu и Си-Р При этом критерием при разработке состава лигатур служили температура плавления лигатур на уровне 600 °С, содержание фосфора в лигатуре не менее 1,0 масс % и относительное удлинение лигатуры не менее 5,0 %

Кроме того, исходили из того, что в последнее время все больше внимания уделяется микролегированию силуминов РЗМ Обработка ими расплава способствует улучшению эксплуатационных и механических характеристик силуминов, содержащих от 5 до 25 %Si РЗМ заметно измельчает структуру, снижает коэффициент линейного термического расширения этих сплавов, повышает на 10 - 15 % прочностные характеристики, увеличивает твердость и износостойкость, а также, улучшает обрабатываемость резанием

Технология получения тройной лигатуры Al-Cu-P для комплексной обработки поршневых силуминов (модифицирования, микролегирования и легирования) основана на сплавлении лигатуры Си-Р (8 - 20 % Р) с алюминием При этом концентрация «внесенной» в тройную лигатуру меди может варьироваться от 6 до 17,5 % Оптимальной концентрацией меди, по диаграмме состояния Al-Cu, с температурой плавления 547 - 630 °С, является интервал от 10 до 50 % меди

Многокомпонентные Al-Cu-Р-РЗМ и Al-Cu-P-Si-P3M модификаторы получали путем сплавления лигатур Cu-P, А1-РЗМ и Si-РЗМ с алюминием

Для производства прутковых Al-Cu-P лигатур с содержанием фосфора 1,5 % предложена комбинированная литейно-прокатная технология Она включает непрерывное

горизонтальное литье заготовок диаметром 20-30 мм и последующее редуцирование до диаметра 8-12 мм методом поперечно-винтовой (радиально-сдвиговой) прокатки (ПВП). Для этого использовали установку горизонтального непрерывного литья, имеющуюся на кафедре ТЛП, и министан 30/10, установленный на кафедре ОМД МИСиС. Такая комбинированная технология позволяет значительно повысить производительность процесса и качество изделия.

При ПВП обеспечивается дополнительное измельчение интерметаллидных фаз (рис 1).

Рисунок 1 - влияние ПВП на структуру лигатуры А1-Си-Р-РЗМ а, б - микроструктура до и после ПВП соответственно

Для обработки непрерывнолитых заготовок методом ПВП необходим показатель относительного удлинения не менее 5 %. Такой уровень пластичности удалось получить при добавлении в состав лигатуры небольшого количества РЗМ (до 0,2%).

Методом микрорентгеноспектрального анализа установлено, что лигатуры А1-Си-Р и А1-Си-Р-РЗМ состоят из зерен алюминия и интерметаллида СиА1г в виде ободка вокруг зерен. Соединения с фосфором и РЗМ также располагаются в этом ободке.

Лабораторные исследования показали, что низкая температура плавления (-615 °С) и малый диаметр прутка позволяют вводить данную лигатуру не только без специального значительного перегрева расплава в печь, ковш, литниковую чашу, желоб, при непрерывной разливке, но и позволяют повысить стабильность ввода, не нарушая требуемой дозировки.

Разработанные лигатуры А1-Си-Р и А1-Си-Р-РЗМ эффективны при модифицировании заэвтектических и микролегировании эвтектических поршневых силуминов. Сравнительный

анализ лигатуры изготовленной по схеме «слиток—>ПВП» и лигатуры изготовленной методом порошковой металлургии с последующим прессованием в пруток показал, что по модифицирующему эффекту они равносильны. Однако, лигатуры, изготовленные по литейно-прокатной технологии, имеют более низкую себестоимость.

Оценка влияния состава лигатур на изменение микроструктуры проводилась на сплавах А390 и АК12ММгН при одинаковых скоростях охлаждения сплава. Из результатов, представленных на рисунке 2 видно, что разработанные лигатуры обладают хорошим модифицирующим эффектом и позволяют снизить размер кристаллов первичного кремния в 5,5-8 раз.

0 - не модифицированный;

1 - обработанный лигатурой Си-Р (плитка);

2 - обработанный лигатурой А1-Си-Р (пруток литой);

3 - обработанный лигатурой А1-Си-Р-РЗМ (пруток литой);

4 — обработанный лигатурой А1-Си-Р-5ьРЗМ (пруток литой);

5 — обработанный лигатурой А1-Си-Р (пруток, прессованный из порошка);

Рисунок 2 - влияние состава лигатур на размер кристаллов первичного кремния заэвтектического силумина А390

ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННОЕ ОПРОБОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРШНЕЙ ЛКД ИЗ СПЛАВА А390 С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРУТКОВОЙ ЛИГАТУРЫ А1-Си-Р-РЗМ

Опытно-промышленное опробование технологии изготовления поршней из сплава А390 литьём с кристаллизацией под давлением проводилось на ОАО «Гидромаш» (пос Новый быт Московской области)

В литейном цехе предприятия сплав А390 выплавляли в электрической тигельной печи сопротивления типа CAT с ёмкостью тигля 300 кг После приготовления его переливали в раздаточные печи и выдерживали в течение 5-7 мин Поршни и отливки типа «стакан» отливали на прессе Д2430Б методом пуансонного прессования В процессе литья давление прессования составляло 150 МПа, температура пресс-формы - 50-70°С, а температура заливаемого расплава - 720-730°С

Из отливок для изучения макро- и микроструктуры сплава были вырезаны образцы Для определения механических свойств и коэффициента линейного расширения (КЛР) сплава А390 образцы вырезались из юбки поршня Твёрдость сплава по Бринеяпю замерялась на донных частях поршня и отливки «стакан» В процессе проточки наружного диаметра поршней и канавок под компрессионные кольца оценивалась обрабатываемость сплава резаньем

В ходе опытно-промышленного опробования были отлиты опытные партии поршней в количестве 257 шт и отливок «стакан» в количестве 130 шт Цилиндрические стаканы изготавливали с диаметром и высотой 60 мм, толщиной донной части 10 мм, боковой стенки 7 мм Поршень отливали массой 520 г и диаметром ~ 91мм

Анализ структуры сплава в поршнях и «стаканах» показал, что из сплава А390, приготовленного с использованием прутковой лигатуры А1 - Си(30%) - Р(1,0%) - Се(0,2%), можно получать плотные без усадочных и газовых дефектов отливки При этом ликвации кристаллов первичного кремния по высоте отливок не выявлено, КПК распределены по объёму отливок практически равномерно и имеют размер не более 12 мкм (Рис 3)

Механические свойства сплава А390, определенные на образцах, вырезанных из тела отливок, превышают их уровень по классификации алюминиевой ассоциации США ов на 15 %, 8 в 2,2 раза Твердость сплава в отливке находится в интервале 123-129 НВ

Коэффициент линейного расширения сплава А390 в интервале температур 20 - 350°С составил 17,5 - 18 х Ю^х С"1, что несколько ниже уровня требований стандартов (18 - 18,5 х

10"бх С"1) и связано это с малым размером КПК (не более 15 мкм) и дополнительным вводом в состав сплава РЗМ.

Шероховатость обработанных поверхностей полностью соответствовала требованиям чертежа детали и не превышала Яа 0,63.

При приготовлении сплава А390 с применением прутковой лигатуры А1 - Си(30%) -Р(1,0%) — Се(0,2%) выявлена возможность сокращения длительности плавки вследствие исключения необходимости высокого перегрева расплава для модифицирования фосфором, совмещения операций модифицирования фосфором и легирования силумина медью. Кроме того, ввиду более точного дозирования содержания меди в лигатуре отпала необходимость ее промежуточного спектрального анализа при приготовлении сплава.

■Л. 1 ' X / Я>/ К Су' 'Й'

- 1 ■ ь

- .......'Ш

Рисунок 3 - микроструктура сплава А390 в отливке «стакан»

выводы

1 Повышение скорости кристаллизации сплава при прочих равных условиях сильнее измельчает структуру модифицированных фосфором заэвтектических силуминов, чем немодифицированных

2 Эффект модифицирования заэвтекгического силумина фосфором усиливается при интенсификации процесса затвердевания отливок в зависимости от способа литья он возрастает в следующем порядке литье в песчаную форму -> литье в кокиль -> поршневое прессование ЛКД -» пуансонное прессование ЛКД —> непрерывное или полунепрерывное литье

3 Для получения из заэвтекгического силумина отливок высокого качества с мелкими, равномерно распределёнными в объеме кристаллами первичного кремния размером менее 15 мкм необходимо обеспечить сочетание высокой скорости кристаллизации сплава с модифицированием фосфором, а при получении заготовок для последующей пластической деформации - с дополнительной термической обработкой

4 С увеличением давления прессования длительность затвердевания отливок уменьшается, что обусловлено созданием более плотного контакта отливки с теплоотводящей литейной формой При этом независимо от содержания кремния в сплаве заметное сокращение длительности затвердевания отливки происходит в интервале повышения давления прессования Рн от 0,1 до 170 МПа Дальнейшее повышение давления Р„ до 360 МПа практически не изменяет т^ Градиент температуры по сечению отливки в момент окончания ей затвердевания, наоборот, существенно возрастает по мере увеличения давления прессования от 40-50°С при Р„ = 0,1 МПа до 80-90°С при Рн = 170 МПа и 120-150°С при Рн = 360 МПа

5 Подтверждено, что давление прессования, наряду с содержанием кремния, существенно влияет на литейную усадку Al-Si сплавов (ел) чем больше давление прессования, тем меньше величина литейной усадки силуминов

6 Механические свойства заэвтектических силуминов при ЛКД существенно зависят от давления прессования и в меньшей степени от содержания кремния в сплаве с ростом Рн до 360 МПа прочностные показатели возрастают на 20-30%, а пластические свойства - в 2,5 раза, тогда как при увеличении содержания кремния эти свойства, наоборот, уменьшаются, но не более чем на 12 и 36 % соответственно

7 Установлено, что при ЛКД (пуансонное прессование) при увеличении давления прессования от 100 до 250 МПа степень измельчения кристаллов первичного кремния в модифицированном фосфором сплаве А390 составляет примерно 33 %

8 Показано, что при условии качественного модифицирования заэвткектического силумина фосфором и формирования отливок в условиях высокой интенсивности охлаждения продольная и поперечная неоднородность структуры и свойств полунепрерывнолитых заготовок из сплава А390 в допустимой степени устраняется при сокращенном на 15 час (с 42 до 27 час) режиме термической обработки

9 Предложены составы Al-Cu-P и Al-Cu-Р-РЗМ лигатур, которые имеют низкую температуру плавления (610 - 615 °С), обеспечивают быстрое усвоение при невысоких перегревах и позволяют одновременно осуществлять не только модифицирование фосфором, но также легирование расплава медью

10 Разработана комбинированная литейно-прокатная технология производства Al-Cu-P и Al-Cu-Р-РЗМ лигатур, которая включает сплавление шихтовых материалов, получение цилиндрических заготовок диаметром 20-30 мм методом горизонтального непрерывного литья и их последующее редуцирование до диаметра 8-12 мм методом поперечно-винтовой прокатки

11 Применение предлагаемой технологии совместного модифицирования фосфором, микролегирования РЗМ и легирования медью поршневых силуминов позволяет заменить ныне используемые для этого препараты, повысить эффективность обработки за счет снижения температуры перегрева расплава и сокращения ее длительности и получать стабильно высокие свойства этих сплавов

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах

1 М В Белов, В Д Белов, Э Б Тен Об изготовлении слитков из поршневого заэвтектического силумина методом полунепрерывного литья Известия ВУЗов Цветная металлургия №5,2005г, стр 30-33

2 MB Белов, ВД Белов (МИСиС, Москва), WD Rang (Корея, SUNG HOON Со) Влияние режима термической обработки на структуру и свойства поршневого сплава А390 Литейщик России №12,2005г, стр 19-24

3 М В Белов, Э Б Тен (МИСиС, Москва), К А Батышев (МГОУ, Москва) Некоторые особенности затвердевания отливок из заэвтектических силуминов при литье с кристаллизацией под давлением Известия ВУЗов Черная металлургия №5, 2007г, стр 42-

4 В Д Белов, М В Белов, Э Б Тен (МИСиС, Москва), К X Ким (Корен, SUNG HOON Со) Разработка состава и технологии изготовления прутковых фосфорсодержащих лигатур для модифицирования поршневых силуминов Тезисы доклада Словакия Братислава Международная конференция «Технология - 2005» стр 62-64

5 В Д Белов, Е Б Тен, П В Петровский, М В Белов Инновационные решения МИСиС (ТУ) для развития литейных процессов Тезисы доклада Варна Болгария V международный конгресс «Технология машиностроения'06» Стр 64-67

6 MB Белов, К А Батышев Некоторые особенности затвердевания отливок из заэвтектических силуминов при литье с кристаллизацией под давлением Труды восьмого съезда литейщиков России Том 1 стр 249-252 Ростов-на-Дону 2007г

44

Отпечатано на оборудовании ООО «Возрождение» 125124, Москва, Сходненский тупик,4 Печать офсетная Бумага офсетная №1 Формат 60x84 1/16 Уел печ л 1,75 Тир 100 Заказ 1235 Подписано в печать 01 10 2007 г

Введение Стр.

1 Состояние вопроса и задачи исследования

1.1 Поршневые силумины

1.1.1 Характеристика условий работы поршней и основные 6 требования к поршневым сплавам

1.1.2 Состав и свойства поршневых заэвтектических силуми- 9 нов

1.1.3 Влияние легирующих элементов на структуру и свойства 17 поршневых силуминов

1.2 Способы повышения механических и эксплуатационных свойств поршневых силуминов

1.2.1 Влияние структуры сплава на его механические свойства

1.2.2 Модифицирование поршневых силуминов

1.2.3 Микролегирование силуминов

1.2.4 Влияние состава и структуры силуминов на их 33 коэффициент линейного расширения

1.3 Влияние давления на структуру и свойства сплавов

1.3.1 Уплотнение отливок при затвердевании под механиче- 35 ским давлением

1.3.2 Влияние давления на структуру сплавов

1.3.3 Влияние давления на свойства сплавов

1.4 Термическая обработка заэвтектических силуминов

1.5 Особенности производства слитков из заэвтектических силуми- 47 нов

1.6 Выводы и постановка задачи исследования

2 Методики проведения экспериментов 52 2.1 Характеристика используемых материалов

2.2 Методики проведения экспериментов в лабораторных условиях

2.2.1 Плавка поршневых силуминов

2.2.2 Оценка влияния модифицирующих и микролегирующих 54 добавок на параметры процесса кристаллизации силуминов

2.2.3 Оценка влияния микролегирующих добавок на 56 микроструктуру силуминов и микротвердость фазовых составляющих

2.2.4 Оценка влияния микролегирующих добавок на 59 механические свойства силуминов

2.2.5 Оценка коэффициента линейного расширения

2.2.6 Изучение влияния термической обработки на структуру 62 и свойства сплава А

2.2.7 ЛКД поршневых силуминов

2.3 Проведение эксперимента в промышленных условиях фирмы 67 Sung Hoon Engineering Co., Ltd.

3 Влияние условий затвердевания отливки на структуру и свойства 77 поршневого сплава

3.1 Влияние интенсивности теплосилового воздействия на структу- 80 ру и свойства ^модифицированных силуминов

3.2 Влияние комплексного теплосилового воздействия и модифи- 92 цирования на структуру и свойства силуминов

3.3 Влияние технологических параметров изготовления полунепре- 104 рывнолитых заготовок на структуру и свойства поршневого силумина A

4 Разработка состава и технологии изготовления легкоплавких фосфор- 127 содержащих лигатур

5 Результаты опытно-промышленного опробования 153 ВЫВОДЫ 157 Список использованных источников 159 Приложение А. Акт проведения опытно-промышленного опробования

В настоящее время в современном, динамично развивающемся мире, происходит изменение взглядов на необходимость использования различной техники. Общество становится более техногенным. Появляется большое количество принципиально новых, технически сложных устройств, происходит усовершенствование и усложнение уже существующих.

Примером этого может служить автомобиль. В настоящее время автомобиль, за редким исключением, вышел из категории роскоши.

Только за первые 4 месяца 2007 года по данным Министерства Финансов РФ рост автомобильного рынка в России составил 13,5 %, что говорит об увеличении спроса на данную продукцию. Однако из-за роста числа автомобилей происходит и общее ухудшение экологической обстановки, особенно в крупных городах.

Эти тенденции ставят перед отечественными автомобилестроителями задачу не только выпуска конкурентоспособной продукции с минимальными материальными и энергетическими затратами, но и ужесточения требований экологической безопасности.

Повышение качества двигателя внутреннего сгорания является одной из важнейших задач. Это затрагивает и такую область машиностроения, как производство поршней. Улучшение физико-механических свойств и повышение эксплуатационных характеристик поршневых сплавов, значительную долю которых составляют заэвтектические и эвтектические силумины, может быть одним из путей ее решения.

Свойства силуминов могут быть значительно улучшены при правильном выборе технологий их модифицирования и микролегирования.

Традиционным модификатором для заэвтектических силуминов является фосфор, который вводится в расплавы, преимущественно, в виде лигатуры медь фосфор (Си-Р) или технического фосфида меди С113Р. До последнего времени все производство лигатуры Си-Р было сосредоточено на единственном предприятии - заводе вторичных цветных металлов в Донецке. С распадом СССР завод остался за пределами России. Однако сейчас на территории РФ появились организации, занимающиеся выпуском лигатуры Cu-P в соответствии с ГОСТ 4515-93. По состоянию на конец 2004 - начало 2005 гг. потребность в лигатуре Cu-P оценивается на российском рынке в 1,5-2 тысячи тонн при вероятном росте в ближайшие годы в 2-3 раза. Минимальная потребность на европейском рынке - 4000 тонн в год.

Легкодоступным и относительно недорогим источником фосфора мог бы стать производимый в России феррофосфор Fe-P, однако он не получил значительного распространения для обработки силуминов из-за внесения в расплав железа (для силуминов - вредная примесь).

Стоит отметить, что основное назначение лигатуры Cu-P - обработка медных расплавов с целью их раскисления или легирования фосфором, и только потом -модифицирование или микролегирование силуминов. Это накладывает свои особенности на использование данной лигатуры. Так, для ввода ее в расплав силумина требуется его значительный перегрев - до 250 °С. Время выдержки для усвоения может колебаться от 15 минут до 2 часов.

В состав поршневых силуминов обязательно входит такой элемент как медь. Ее ввод осуществляется, обычно, либо лигатурой А1-50%Си, либо катодной медью, что также требует перегрева расплава и времени на ее усвоение.

Поэтому особый интерес представляет разработка технологии комплексной обработки поршневых силуминов, определение оптимальных составов модифицирующих и микролегирующих добавок для этих сплавов с целью повышения уровня их механических и эксплуатационных свойств, сокращения длительности приготовления расплавов с учетом улучшения экологической обстановки в литейном цехе и повышения экономической эффективности его работы.

выводы

1. Повышение скорости кристаллизации сплава при прочих равных условиях сильнее измельчает структуру модифицированных фосфором заэвтектических силуминов, чем немодифицированных.

2. Эффект модифицирования заэвтектического силумина фосфором усиливается при интенсификации процесса затвердевания отливок: в зависимости от способа литья он возрастает в следующем порядке: литье в песчаную форму литье в кокиль -> поршневое прессование ЛКД пуансонное прессование ЛКД непрерывное или полунепрерывное литье.

3. Для получения из заэвтектического силумина отливок высокого качества с мелкими, равномерно распределёнными в объёме кристаллами первичного кремния размером менее 15 мкм необходимо обеспечить сочетание высокой скорости кристаллизации сплава с модифицированием фосфором, а при получении заготовок для последующей пластической деформации - с дополнительной термической обработкой.

4. С увеличением давления прессования длительность затвердевания отливок уменьшается, что обусловлено созданием более плотного контакта отливки с теп-лоотводящей литейной формой. При этом независимо от содержания кремния в сплаве заметное сокращение длительности затвердевания отливки происходит в интервале повышения давления прессования Рн от 0,1 до 170 МПа. Дальнейшее повышение давления Рн до 360 МПа практически не изменяет тзат. Градиент температуры по сечению отливки в момент окончания её затвердевания, наоборот, существенно возрастает по мере увеличения давления прессования: от 40-50°С при Р„ = 0,1 МПа до 80-90°С при Р„ = 170 МПа и 120-150°С при Р„ = 360 МПа.

5. Подтверждено, что давление прессования, наряду с содержанием кремния, существенно влияет на литейную усадку Al-Si сплавов (ел): чем больше давление прессования, тем меньше величина литейной усадки силуминов.

6. Механические свойства заэвтектических силуминов при ЛКД существенно зависят от давления прессования и в меньшей степени от содержания кремния в сплаве: с ростом Р„ до 360 МПа прочностные показатели возрастают на 20-30%, а пластические свойства - в 2,5 раза, тогда как при увеличении содержания кремния эти свойства, наоборот, уменьшаются, но не более чем на 12 и 36 % соответственно.

7. Установлено, что при ЖД (пуансонное прессование) при увеличении давления прессования от 100 до 250 МПа степень измельчения кристаллов первичного кремния в модифицированном фосфором сплаве A390 составляет примерно 33 %.

8. Показано, что при условии качественного модифицирования заэвткекти-ческого силумина фосфором и формирования отливок в условиях высокой интенсивности охлаждения продольная и поперечная неоднородность структуры и свойств полу непрерывно литых заготовок из сплава A390 в допустимой степени устраняется при сокращенном на 15 час (с 42 до 27 час) режиме термической обработки.

9. Предложены составы Al-Cu-P и Al-Cu-Р-РЗМ лигатур, которые имеют низкую температуру плавления (610-615 °С), обеспечивают быстрое усвоение при невысоких перегревах и позволяют одновременно осуществлять не только модифицирование фосфором, но также легирование расплава медью.

10. Разработана комбинированная литейно-прокатная технология производства Al-Cu-P и Al-Cu-Р-РЗМ лигатур, которая включает сплавление шихтовых материалов, получение цилиндрических заготовок диаметром 20-30 мм методом горизонтального непрерывного литья и их последующее редуцирование до диаметра 8-12 мм методом поперечно-винтовой прокатки.

11. Применение предлагаемой технологии совместного модифицирования фосфором, микролегирования РЗМ и легирования медью поршневых силуминов позволяет заменить ныне используемые для этого препараты, повысить эффективность обработки за счет снижения тепературы перегрева расплава и сокращения ее длительности и получать стабильно высокие свойства этих сплавов.

1. Строганов Г.Б., Ротенберг В. А., Гершман Г.Б. Сплавы алюминия с кремнием. М: Металлургия, 1977.

2. Колобнев И.Ф. Жаропрочность литейных алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1973.

3. Зильберг Ю.Я., Хрущева Н.М., Гершман Г.Б. Алюминиевые сплавы в тракторостроении. М.: Машиностроение, 1971.

4. Гаврилов А.И. Разработка комплексной технологии обработки сплава АК21М2,5Н2,5 с целью получения дизельных поршней с повышенным ресурсом работы: Автореферат дис. канд. техн. наук. М., 1992. -140с.

5. Перспективы развития поршневых заэвтектических силуминов / В.К. Афанасьев, А. А. Ружило, М.В. Попова и др. // Металлургия машиностроения. 2003. -№3.

6. Гершман Г.Б. Влияние легирования поршневых силуминов на их физико-механические и эксплуатационные характеристики. // Пути экономии металла при конструировании и производстве отливок,- Изд-во Саратовского ун-та,- 1986.-с.39-41.

7. Tenekedjiev N., Gruzleski J.E. // Cast Metals.- 1990,- V.3.-N 2.- p.96-105.

8. Andrews J.B., Seneviratne M.V.C. // AFS Transaction.: Proc.88 Ann.Meet.-April 20-May 4,- 1984.- V.92.- Des Plaines.- p.209-216.

9. Голованов JI.// Авторевю.-1998.-№9 (172).-c.26-27.

10. Беленький Д.М. Исследование и разработка технологического процесса литья поршней автотранспортных двигателей из заэвтектических силуминов под низким регулируемым давлением.: Автореферат канд. техн. наук. Киев, 1975.

11. Шиколаев В.П., Лушникова С.А. // Металловедение и термическая обработка металлов.- 1983.- N 3.- с.9-11.

12. Калашник Л.Д. О перспективах применения заэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов для производства поршней.// Вопросы прочности и пластичности металлов.- Минск: Наука и техника, 1971.-е. 195-196.

13. Whitacre J. // Automotive Engineers.- 1987.- V.95.- N 12.-p.75-76.

14. Zollner Pistons, lnfo@zpistons.com

15. Пат. 4845051/02 (Россия), 1994.

16. Пат. 8127308 (Англия), 1981.18 Пат. 5162065 (США), 1992.19 Пат. 0486552 (ЕПВ), 1992.

17. Пат. 8824294 (Англия), 1988.

18. Пат. 5016025 (Россия), 1994.

19. Пат. 5032354/02 (Россия), 1994.

20. Афанасьев В.К., Ухов В.Л., Сармин М.К. Микролегирование с целью повышения жаропрочности алюминиевых сплавов. // Неметаллические включения и газы в литейных сплавах. Тез.докл. 5-й респ. н.-т.конф. 6-8 сент., 1988.- Запорожье, 1988.- с.297.

21. Гаврилов А.И., Аникин А.А., Власкина К.И. // Металловедение ^термическая обработка металлов.- 1989.- N 1.- с.57-58.

22. Гусева В.В., Белов В.Д., Гаврилов А.И. Влияние РЗМ на структуру и механические свойства поршневых заэвтектических силуминов. // Тез. докл. XI н.-т. конференции «Неметаллические включения и газы в литейных сплавах». -Запорожье, -1991. -с.32.

23. Влияние церия на структуру и свойства заэвтектических силуминов. Белов В.Д., Куликова Т.В., Гаврилов А.И., Пашатский В.П. // Литейное производство. -1994. -№4. -с. 11-12.

24. Альтман М.Б., Стромская Н.П. Повышение свойств стандартных литейных алюминиевых сплавов.- М.: Металлургия, 1984.

25. Гусева В.В. Влияние примесей на процесс кристаллизации и структуру заэвтектических силуминов и разработка технологии плавки поршневых сплавов.: Автореферат дисс. канд. техн. наук. М., 1993.

26. Куликова Т.В. Влияние церия и феррофосфора на структуру и свойства заэвтектических силуминов и разработка технологии комплексной обработки поршневых сплавов.: Автореферат дисс. канд. техн. наук.- М.: 1996.

27. Афанасьев В.К., Прудников А.Н. Разработка состава поршневого заэвтектического силумина.// Изв. вузов. Черная металлургия.-1998.-с.35-37.

28. Карасева Т.А. Разработка и промышленное опробование технологии упрочнения литейных алюминиевых сплавов частицами тугоплавких окислов, вводимых в расплав.: Автореферат дисс. канд. техн. наук.- М., 1983.

29. Brezonick М. Development of new generation reinforced aluminum piston designs. // Info@dieselprogress.com.- 1998. p. 6

30. Valer Goni J., Rodriguez-Ibabe J. M., Urcola J. J. Strength and toughness of semi-solid processe hypereutectic Al-Si alloys.// Scripta Materialia.-1996.-V.34.-№ 3. -p. 483-489.

31. Кудь П.Д. Использование стружки поршневых алюминиевых сплавов AJI25 и АК18 и повышение их свойств.: Автореферат дисс. канд. техн. наук.- Киев, 1987.

32. Золоторевский B.C. Механические свойства металлов.- М.: МИСиС, 1998.

33. Влияние скорости охлаждения на первичную кристаллизацию заэвтектических сплавов Al-Si./ ВИНИТИ. №30416.686. -15с. -Пер. ст. Franek A., Koritta J., Holecek S. // Sb. VSCHT Praze. -1972. -B.15. -p.247-260.

34. Пархутик П.А., Калашник JI.Д., Лубенский М.З. О модифицировании заэвтектических силуминов. // Структура и свойства металлов и сплавов.- Минск: Наука и техника, 1974,- с.24-36.

35. Сапьян В.Г., Сильченко Т.В. // Металловедение и термическая обработка металлов.- 1974.- N 5.- с.41-44.

36. Нбпег К.Е. // Giesserei-Forschung.- 1982.- N 1.- р. 1-10.

37. Структура и механические свойства заэвтектического Al-Si сплава с добавкам Р и Na. / ВЦП. -№ М-6757. -14с.: ил. -пер. ст. Тосио Миятэ. // Имоно. -1974. -V.46. -№5. -с.41-44,436-440.

38. Потакин С.Л. Силуминовые поршни. // Автомобильная промышленность.-1989.-№ 1.

39. Благородное влияние Р и Na на механические характеристики заэвтектических сплавов Al-Si. / ТПП СССР. М.О. -№16386/23. -17с. -пер.ст. Debardi С. // Revista-Metallurgica. -1985. -V.21. -№2. -р.106-112.

40. Schneider К. // AFS Transactions.- I960.- Y.68.- р.176-181.

41. Sigworth G.K. // AFS Transactions.- 1987. -V.95. -р.303-314.

42. Urdea M.G., Telang Y.P.//Metals Engineering Quarterly.-1961,-V.I. p.5467.

43. Глан Ф.Р. Первичные литейные алюминиевые сплавы в Италии. // Технология, оборудование, организация и экономика машиностроительного производства. Экспресс-информация. -Серия 3. -Выпуск 8. -М.: ВНИИТЭМР. -1986. -с.З-6.

44. Arbens Н. // Giesserei.- 1982.- V.69.- N 19.- р.537-549.

45. Clegg A.J., Das А.А. // The British Foundryman.- 1977.- V.70.- N 11.- p. 333339.

46. Ghosh S., Mott W.J. //AFS Transactions.- 1964.-V.72.-p. 721-732.

47. Shivanath R., Sengupta P., Eyre T. // British Foundiyman.- 1977.- V.70.- N 12.-p. 349-356.

48. Заключительный отчет об исследовании сверхэвтектических алюминиевых сплавов. // Информэлектро.- N 34699.- 25 с- Пер. ст. Rooy E.L. // Giesserei-Praxis.- 1974.- V. 10-11.- N 3.- р.39-46.

49. Свойства алюминия и алюминиевых сплавов. Износостойкость и стойкость к пригоранию./ ВЦП.- N М-7312/25.- 10 с: ил.- Пер. ст. Окахаяси К. // Кинзоку дзайре.- 1977.- V.17.- N.-10.- с. 129-132.

50. Jahresiibersicht Leichtmetall Sand und Kokillengub (22 Folge). Teil 1. Alumin-iumgub Metallkundliche Grundlagen, Werkstoffe und Werkstoffeigenshaften. // Gi-esserei. -1985. -V.72. -№20. -p.523-591.

51. Стойкость к термическим ударам отливок из заэвтектического сплава А1-20-50%Si с измельченным первичным кремнием. /ТПП СССР. -№1838/3 -1. -18с. -пер. ст. Ohuchi Н. // Кэйкиндзокую -1984. -V.34. -№3. -с. 151-156.

52. Афанасьева М.В. Технология получения и составы деформируемых заэвтектических силуминов с заданным соотношением коэффициента линейного расширения и прочности.: Автореферат дисс. канд. техн. наук.- Новокузнецк, 1990. -198с.

53. Фомин. Б.А. Модифицирование заэвтектических силуминов и температурная обработка сплавов в жидком состоянии.: Дисс. канд. техн. наук.- Москва, 1961.

54. Афанасьев В.К., Прудников А.Н. Повышение свойств земляных отливок из заэвтектического силумина. // Неметаллические включения и газы в литейных алюминиевых сплавах. Тез. докл. V респ. н.-т. конф., 6-8 сент. 1988. -Запорожье, 1988. -с.123.

55. Jorsrad J.L. // Modern casting. -1971. -V.60. -№4. -р.59-64.

56. Изучение заэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов, применяемых для изготовления поршней. // ВЦП.- N М-9040.- 27 с: ил.-пер.ст. Шень И., Цзинь Ч. // Нейжаньцзи гунчэн.- 1983.- V.2.-C.1-10.

57. Colligan G.A., Gunes М.А. // AFS Transaction.- 1973.- р.359-365.

58. Авдентов JI.C. Исследование и разработка технологии приготовления заэвтектических легированных силуминов для производства ответственных литых деталей.: Автореферат дисс. канд. техн. наук. -Горький, 1979. -168с.

59. Jorsrad J.L. // Giesserei-Praxis. -1986. -№6. -с.78-82.

60. Мондольфо Л.Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов,- М.: Металлургия, 1979.

61. Пархутик П.А., Калашник Л.Д., Соловьев С.П. О механизме кристаллизации модифицированных силуминов. // Металловедение и термическая обработка металлов. -1974. -№1.

62. Hellawell A. The Growth and Structure of Eutectics with Silicon and Germanium. // Progress in Materials Sience.- 1970.- V.15.-N 3.

63. Современные взгляды на модификацию сплавов Al-Si и применяемые методы модификации. / ТПП УССР.- N 689/7.- 17 с: ил.- Пер. ст. Koritta J., Helecek S. // Slevarenstvi.-1971.- V.19.- N 3-4,-s. 91-97.

64. Chuyo H., Trukasa N. // Light Metals.- 1965.- V.71.- May.-p. 25-33.

65. Kawasaki T. // Imono.- 1969.- V.41.- N 6.- p. 434-440.

66. Shingu P.H., Takamura J.I. // Metallurgical Transactions.-1970,- Y.I.- p. 23392340.

67. Методы и теории модифицирования заэвтектических силуминов. // Модифицирование силуминов. / Г.М. Кузнецов, В.А. Ротенберг, Г.Б. Гершман и др.-Киев: Наукова думка, 1970. -с.5-11.

68. Влияние фосфидов AHIBV на структуру и некоторые свойства заэвтектических силуминов. / А.А.Горшков, В.Г.Сапьян, Т.В.Сильченко и др. // Модифицирование силуминов.- Киев: Наукова умка, 1970.-С.53-58.

69. Модифицирование силуминов стронцием. / Под ред. К.В. Горева. -Минск: Наука и техника, 1985. -143с.

70. Slavov R., Boiadjiev L. Application of radio isotope analisis methods to the investigation of the modification of silumins by phosphorus. // 43-rd International Foundry Congress, 5-10IX 1976.

71. Смирнова Т.И. Модифицирование заэвтектических силуминов. // Модифицирование силуминов.- Киев: Наукова думка, 1970.- с. 25-29.

72. Модифицирование алюминиево-кремниевой лигатуры для приготовления поршневого сплава. // Модифицирование силуминов. / И.Л. Кисин, И.Н. Бузаева, Д.Я. Каушанский и др.- Киев: Наукова думка, 1970.- с. 112-114.

73. Rooy E.L. // Die Castings Enginier.- 1974.- V.18.- N 18.-p. 22-24, 26,28,30.

74. Модифицирование заэвтектического силумина фосфидами алюминия, меди и цинка. // Модифицирование силуминов. / В.Г. Сапьян, А.А. Горшков, B.C. Гребенкин и др. -Киев: Наукова думка. 1970. -с. 105-111.

75. Альтман М.Б., Строганов Г.Б., Постников Н.С. К вопросу о повышении свойств силуминов. // Сплавы цветных металлов.- М.: Наука.-1972,- с.74-85.

76. Селезнев Л.П., Боровицкая Г.П., Кузнецова Е.В. Влияние стронция на структуру и свойства жаропрочных поршневых сплавов. // Научные труды инс-та Гипроцветметобработка. -М.: Металлургия, 1978. -№58. -с.63-69.

77. Асланов Х.С. Разработка технологических принципов литья модифицированных силуминов на основе закономерностей кинетики структурообразования в силуминах при кристаллизации и в твердом состоянии: Автореферат дисс. канд. техн. наук. Днепропетровск, 1989.

78. Влияние качества шихты и термической обработки расплавов на свойства силуминов. // Свойства сплавов в отливках. Труды 17 Совещания по теории литейных процессов. // Г.Г. Крушенко, В.И. Никитин, В.И. Шпаков и др.- М.: Наука, 1975.- с.137-140.

79. Термоскоростное модифицирование алюминиевых сплавов. // В.З. Ки-сунько, И.А. Новохатский, А.И. Погорелов и др. // Металлы.- 1980.-N 1.

80. Пастухов Э.А., Сермягин В.Н., Ватолин Н.А. Влияние температурной обработки жидкого Al-Si сплава на его структуру в твердом состоянии. // Литейное производство.- 1982.- N11.

81. Горелик С.С, Биронт B.C., Заиграйкина B.C. Влияние термоциклической обработки на структуру и свойства силуминов. // Металловедение и термическая обработка металлов.- 1983.-N5.

82. Васильева Л.А., Малашенко Л.М., Тофпенец Р.Л. Закономерности формирования структуры и свойств при высокотемпературной термоциклической обработке алюминиевых сплавов. // Металловедение и термическая обработка металлов.- 1987.-N3.

83. Вязкость расплава А1 21,5% Si. // В.З. Кисунько, А.И. Погорелов, А.В. Мазур и др. // Металловедение и термическая обработка металлов.- 1987,- N 7.-с.30-35.

84. Кристаллизация сплавов алюминия. // ВЦП.- N М-3988/5.- 25 с: ил.-Пер.ст. Акихико Камио. // Кэйкиндзоку.-1981.- V.31.- N 2.-С.136-147.

85. Пригунова А.Г. Исследование структуры расплава в системе алюминий-кремний.: Автореферат дисс. канд. техн. наук.- Днепропетровск, 1980.

86. Исследование строения жидких сплавов алюминий-кремний. //А.Г. Пригунова, В.И. Мазур, Ю.Н.Таран и др. // Металлофизика.- 1983.- Т.5.- N 1.- с.93-94.

87. Мазур В.И., Пригунова А.Г., Таран Ю.Н. Модели расплавов в системе Al-Si по результатам структурного анализа продуктов закалки из жидкого состояния. // Физика металлов и металловедение. М.: Наука.- 1980.- Т.50.- вып.1.

88. Пригунова А.Г., Петров С.С.// Проблемы металлургического производства.- Киев: Тэхшка,- 1990.- вып. 101.- с.99-105.

89. Бельков И.Л. Разработка и внедрение способа получения высококачественных литейных алюминиевых сплавов жидкофазной обработкой электрическим током.: Автореферат дисс. канд. техн. наук.- Днепропетровск, 1989.

90. Савельев B.C. Особенности высокоскоростной кристаллизации силуминов. Разработка и внедрение нового гранулированного сплава для износостойких деталей двигателей внутреннего сгорания.: Автореферат дисс. канд. техн. наук.-Днепропетровск, 1989.

91. Кисунько В.З., Новохатский И.А., Погорелов А.И. Влияние структурных превращений в алюминиевых расплавах на их свойства. // Литейное производство. 1986.-N11.

92. Емелевский Я.И. Литье цветных металлов. -М: Изд-во Высшая школа, 1977.

93. Mascre С. // Foundry Trade Journal. -1953. -V.94. -р.725-730.

94. Tenekedjiev N., Argo D., Gruzlevski J.E. // AFS Transaction. -1989. -V.97. -p.127-136.

95. Модифицирование заэвтектических силуминов. / ВЦП. -№ Р-21248/3. -пер. ст. Адаши Митсуру. // Кэйкиндзоку, J. Jap. Inst. Light Metals. -1984. -V.34 -№7. -p.430-436.

96. Kim C.B., Heine R.W. // Journal of the Institute of Metals. -1963-64. -V.92. -p.367-376.

97. Эффект добавки фосфора или натрия и их солей на структуру литья сплавов алюминия с кремнием. / ГПНТБ,- Новосибирск.- N 5691.-4с- Пер. ст. Miyate Т. // Japan Foundrymeris Society Journal.-1973.- V.45.- p. 384-385.

98. Shimizu Y., Kato Y., Hashimoto S. Modification of hypereutectic Al-Si alloys by simultaneous addition of phosphate flux and sodium halide flax. // Кэйкиндзоку, J. Jap. Inst. Light Metals. -1984. -V.34. -№12. -p.682-688.

99. Альтман М.Б. Металлургия литейных алюминиевых сплавов. -М.: Металлургия, 1972.

100. Строганов Г.Б. Высокопрочные литейные алюминиевые сплавы.- М.: Металлургия, 1985.

101. Довнар Г.В. Исследование методов управления структурообразования сплавов алюминия с тугоплавкими компонентами и разработка на их основе новых технологических процессов получения отливок.: Автореферат дисс. канд. техн. наук.-Минск, 1983.

102. Алюминий: свойства и физическое металловедение: Справ, изд.Пер. с англ./ Под ред. Хэтча Дж.Е.- М.: Металлургия, 1989.

103. Purvis A.L., Pehike R.D. // AFS Transactions.- Proc. 92-nd Ann. Meet., Apr. 24-28,1988.-Des Plains (ill).- 1988.-V.96.-p.539-550.

104. Rooy E.L. // AFS Transactions. -1972. -V.80. -p.421-426.

105. Jorstad J.L. // AFS Transactions.-1971.- V.79.- p. 85-90.

106. Bates A.P., Calvert D.S. // The British Foundryman.- 1966.-V.59. N 3.- p. 119133.

107. Michihiro Т., Yo S. // J. of Japan Inst, of Light Metals.-1976,- V.26.- N 6.- p. 273-279.

108. Telang Y. // AFS Transactions.- 1963.- V.71.- p. 232-240.

109. Arnold F.L., Priestley J.S. // AFS Transactions.-1961 .-V.69.- p. 129-137.

110. Камиока Ф. Износостойкий алюминиевый сплав с хорошей обрабатываемостью. Заявка 56-146845, Япония. Опубл. 14.11.81. МКИ С 22 С 21/02.

111. Размер зерен и литейные свойства гиперэвтектических силуминов, применяемых при производстве поршней из легких сплавов. / ТППБССР.- N 15353/2.17 с: ил.- Пер. ст. Pilissy L. // Vasipari kutato intezet. Evkonyve.- 1973.- p.263-284, 502,510,519,528.

112. Кимстач Г.М., Муховецкий Ю.П., Борисов В.Д., Лобанов СВ. // Металловедение и термическая обработка металлов.- 1984.- N 8.-е. 57-59.

113. Константинова С.Г. Исследование влияния некоторых технологических факторов на физико-механические свойства эвтектическихпоршневых силуминов.: Автореферат дисс. канд. техн. наук,- Киев, 1981.

114. Бочвар А.А. Металловедение.- М.: Металлургиздат, 1956.

115. Гопиенко В.Г., Смагоринский М.Е., Григорьев А.А., Белавин А.Д. Спеченные материалы из алюминиевых порошков,- М.: Металлургия, 1993.

116. Чистяков Г.В. Разработка технологического процесса изготовления деталей ГТД с повышенными служебными свойствами из высокопрочных силуминов.: Автореферат дисс. канд. техн. наук.- М., 1986.

117. Двойное модифицирование заэвтектических силуминов. ВЦП.-N М-15712.- 7 с- Пер.ст. Blecic Z., Perovic В., Paunovic М. // Ливарство.- 1984.- V.31.- N 1.- с. 3-7.

118. Василевский Х.Г. Комплексное микролегирование алюминиевых сплавов с целью повышения надежности и технико-экономических показателей литых авиационных деталей.: Автореферат дисс. канд. техн. наук.- М., 1976.

119. Голубев А.А. Исследование, разработка и внедрение алюминиевых сплавов для отливок роторов электродвигателей.: Автореферат дисс. канд. техн. наук,-Киев, 1982.

120. Литейные высокопрочные алюминиевые сплавы. / ТПП УССР.- N 729/4.- 18 с. Пер.ст. Masiar Harold. // Stroj. гос., 1988.- Bratislava, 1988.- s. 139-148.

121. Гнатуш В.А. Модифицирование редкоземельными металлами алюминие-во-кремниевых сплавов.: Автореферат дис. канд. техн. наук.- Киев, 1978.

122. Омуркулова М.К. Влияние иттрия, лантана и церия на массоперенос водорода и свойства алюминиево-кремниевых сплавов.: Автореферат дисс. канд. техн. наук.- Киев, 1980.

123. Sharan R. Influence of rare earth addition to aluminium-silicon alloys and aluminium bronzes. // New Front. Rare Earth Sci. and Appl. Proc. Int. Conf., Beijing, Sept. 10-14, 1985. Vol.2.-Beijing.- 1985,-p. 1336-1339.

124. А.И. Гаврилов, A.A. Аникин, К.И. Власкина и др. // Литейное производство." 1987.-№2.- с. 33-34.

125. Prasad S.N. Rare earth additions as grain refiner to aluminium-magnasium alloys. // Jugoslavauski mediarodui simpozij о aluminiju. Ljubljana.- 1982.- V.2.- p. 133142.

126. Borbe P.C., Erdmann-Jesnitzer F., Schoebel W. Untersuchungenan Alumin-ium-Seltenerdmetall-Legierungen. // Aluminium.- (BRD).-1983.- V.59.- V 8.- s. 592597.

127. Гнатуш В.А., Нестерова JI.A., Фристов А.Н. // Литейное производство.-1983.-N3.- с. 35.

128. Липчин Т.Н. // Литейное производство.- 1995.- N 1.- с.13.

129. Дубинко В.Х., Шубина Т.Л., Тихомиров В.М., Варков В.А. Влияние добавок некоторых редких и редкоземельных металлов на свойства алюминиевых сплавов. // Литейные сплавы.- Киев, 1973.

130. Cannon J.G. // Precision Metal.- 1970.- Jan.- p. 132.

131. Альтман М.Б., Стромская Н.П., Гуськова Н.В., Простова Н.И. Структура и механические свойства сплавов АЛ5, АЛ7, АЛ9, легированных РЗМ. // Литейное производство.- 1986.- N 6.

132. Selcuk Е. Modification of alumunum-silicon cast alloys by rare earth addition. // Proc. Int. Sump. Reduct. and Cast. Aluminum,Montreal, Aug. 28-31, 1988.- New York etc.- 1988.- p. 261.

133. Sharan R., Saksena N.P. Rare earth additions to aluminium silicon allous. // Castings.- 1978.- V.24.- N 1-2.- p. 37-41.

134. Weiss J.C., Looper Jr.C.R. // Giesserei-Prax.- 1988.- N 3-4,-s. 21-34.

135. Игнатьев B.C., Стородубцев А. К. Влияние РЗМ на структуру и свойства эвтектического поршневого силумина. М.: Металлургия, 2001.

136. Василевский X. Г., Постников Н. С. Микролегирование силуминов и повышение их свойств // Современные цветные сплавы и прогрессивные методы литья.-М.: 1974.

137. Физические величины. Справочник. / Под ред. Григорьева И.С., Мейли-ховаЕ.З.- М.: Энергоатомиздат, 1991.

138. Новикова С.И. Тепловое расширение твердых тел. -М.: Металлургия, 1974.

139. Ушакова В.В., Попова М.В., Лузянина З.А. Применение легкоплавких элементов в сплавах Al-20-50 % Si с низким КЛР. // Изв. вузов. Черная металлургия. -1995. -№8. -с. 55-57.

140. Мусалимов Р.Ш., Валиев Р.З. Дилатометрические исследования алюминиевого сплава с субмикрозернистой структурой. // Физика металлов и металловедение. -1992. -№9. -с. 95-100.

141. Афанасьева М.В., Перетятько В.Н. Некоторые особенности линейного расширения деформируемых сплавов Al-Si. //Металлы.- 1989. -№1.

142. Золоторевский B.C., Белов Н.А. Металловедение литейных алюминиевых сплавов. М.: МИСИС, 2005.

143. Специальные способы литья: Справочник/ Под ред. В.А. Ефимова. -М.: Машиностроение, 1991. -761с.

144. Батышев А.И. Кристаллизация металлов и сплавов под давлением. -М.: Металлургия, 1990. -144с.

145. Белоусов Н.Н., Додонов А.А. Исследование влияния давления на развитие усадочных дефектов в отливках из цветных сплавов / Усадочные процессы в металлах. -М.: Изд. АН СССР. -1960. -с.97-111.

146. Батышев А.И., Базилевский Е.М., Кантеник С.К. Усадка отливок, прессованных при кристаллизации // Литейное производство. -1974. -№4. -с.22-23.

147. Цветное литье / Арбузов Б.А., Аристов Н.А. и др. -М.: Машиностроение, 1966. -391с.

148. Тимофеев Г.И., Пименов Н.П. Особенности питания отливок при литье с кристаллизацией под давлением // Литейное производство. -1990. -№3. -с.24-25.

149. Тимофеев Г.И., Пименов Н.П. Особенности формирования отливок при штамповке из жидких сплавов // Литейное производство. -1986. -№8. -с.14-15.

150. Марков В.В. О влиянии трения между отливкой и формой на потери усилий при жидкой штамповке // Литейное производство. -1981. -№4. -с. 10.

151. Тимофеев Г.И. Механика сплавов при кристаллизации слитков и отливок. -М.: Металлургия, 1977. -160 с.

152. Штамповка жидкого металла: Литье с кристаллизацией под давлением / Под ред. А.И. Батышева. -М.: Машиностроение, 1979. -200с.

153. Пляцкий В.М. Литейные процессы с применением высоких давлений. -М. -Л.: Машгиз, 1954. -224с.

154. Белоусов Н.Н., Додонов А.А. Кристаллизация отливок из цветных сплавов в условиях приложения давления / кристаллизация металлов. -М.: Изд. АН СССР, 1960.^.279-297.

155. Спасский А.Г. Основы литейного производства. -М.: Металлургиздат, 1950. -319с.

156. Липчин Т.Н. Усадка сплавов при кристаллизации под давлением // Литейное производство. -1985. -№4. -с. 14.

157. Чувагин Н.Ф., Гейко И.В., Марков В.В., Тимофеев Г.И. Потери усилия прессования при литье под давлением и жидкой штамповке // Литейное производство.-1985.-№10. -с.23-24.

158. Тихомиров М.Д. Определение давления в расплаве при литье с кристаллизацией под давлением // Литейное производство. -1990. -№5. -с. 19-20.

159. Matsubara Н., Nishida Y., Suzuki S. // Imono. Journal Japan Foundrymens Soc. -1977. -49, №6. -p.341-344.

160. Никулин Л.В., Пушкарев A.A., Новицкий B.E. Взаимосвязь усадочных явлений при затвердевании легких сплавов // Литейное производство. -1986. -№1. -с.7-9.

161. Дядечко Г.П., Красножен И.М., Кривда Л.Т. Об одном методе определения фронта кристаллизации // Литейное производство. -1970. -№6. -с.41-42.

162. Липчин Т.Н. Получение заготовок поршней литьем с кристаллизацией под давлением. -Пермь: изд. Томского университета. Пермское отделение, 1991. -136с.

163. Липчин Т.Н. Структура и свойства цветных сплавов, затвердевших под давлением. -М.: Металлургия, 1994. -128с.

164. Батышев А.И. Формирование отливок под воздействием давления, вибрации, ультразвука и электромагнитных сил: Обзор. Информ. -серия с-3. Кузнеч-но-прессовое машиностроение / НИИМАШ. -1977. -54с.

165. Потураев В.Н., Гребенюк Г.С., Королев В.П. Влияние пульсирующего давления на процесс штамповки металла в период его затвердевания // Темат. сб.науч. трудов / Краматорск: проектно-технол. ин-т машиностр., 1972. -вып. 12. -с.107-110.

166. Орлов Н.Д. Литье с кристаллизацией под поршневым давлением отливок из цветных сплавов // Литейное производство. -1975. -№11. -с.31-33.

167. Шиняев А.Я., Литвинцев А.И., Пивкина О.Г. Структура и механические свойства сплавов системы Al-Si, полученных кристаллизацией под давлением // Металловедение и термическая обработка металлов. -1983. -№2. -с.44-46.

168. Абрамов А.А., Паутов Д.М., Боричева И.К., Зазерская Т.О. Влияние высокого давления при кристаллизации на структуру и свойства алюминиевых сплавов // Литейное производство. -1989. -№3. -с.5-6.

169. Белый Д.И., Спасский А.Г. Внутрикристаллитная ликвация в сплаве А1-4,5%Си при кристаллизации под давлением // изв. ВУЗов. Цветная металлургия. -1968. -№5. -с.171-176.

170. Герасименко В.П., Гавриленко A.M., Селиванов В.А. Повышение механических свойств отливок путем управления структурой при жидкой штамповке / Прогрессивные способы управления процессом формирования отливки. -Киев, 1989. -с.78-80.

171. Чернов Д.Б., Шиняев А.Я. Воздействие высокого давления на диаграмму состояния системы Al-Si // Структура фаз, фазовые превращения и диаграммы состояния металлических систем. -М.: Наука, 1974. -с.80-84.

172. Новиков И.И. Горячеломкость цветных металлов и сплавов. -М.: Наука, 1966. -229с.

173. Вол А.Е. Строение и свойства двойных металлических систем. -М.: Физ-матгиз, 1959.-Т. 1.-755с.

174. Новиков И.И., Золоторевский B.C. Дендритная ликвация в сплавах. -М: Наука, 1966. -156с.

175. Корольков A.M. Литейные свойства металлов и сплавов. -М.: Наука, 1967. -199с.

176. Липчин Т.Н., Томсинская М.А. Эксплуатационные и технико-экономические характеристики поршней, полученных жидкой штамповкой // Высокопрочные цветные металлы и прогрессивные методы производства отливок. -М.: МДНТП, 1983. -с.23-25.

177. Gotoh Y., Kataoka Y., Ohfunkune Y., Suzuki S. Praktische Anwendungen des Preddqiessens von Aluminium Knetlegierungen // Aluminium (BRD). -1987. -63, №2. -p.l 61-167.

178. Holecek S., Brezina J., Kublicek Z., Ruda M. Kolbenherstellung nach dem Presqieb-der fahren // Aluminium (BRD). -1988. -64, №1. -p.80-83.

179. Лившиц В.Б., Бидуля П.Н. Исследование склонности к дисперсионному твердению сплава алюминия с 4,5% меди, полученного прессованием при кристаллизации // Изв. ВУЗов. Цветная металлургия. -1968. -№5.

180. Курочкин В.И., Кантеник С.К. применение вибрации в процессе штамповки жидкого металла // Литейное производство. -1967. -№4. -с.3-4.

181. Кантеник С.К., Курочкин В.И., Еремеенков Л.А., Сухотин Н.И., Баньков-ский Л.Л. Влияние давления и некоторых других факторов при штамповке из жидкого металла на кристаллизацию и свойства получаемых отливок // Сб. трудов АНИТМ. Вып. 4. -1970.

182. Добаткин В.И. Слитки алюминиевых сплавов // Свердловск: Изд. по черной и цветной металлургии, 1960. -175 с.

183. Пшеничников Ю.П. Выявление тонкой структуры кристаллов. М.: Металлургия, 1974. -528с.

184. ГОСТ 1583-93. Сплавы алюминиевые литейные. Технические условия.

185. Курдюмов А.В., Пикунов М.В., Чурсин В.М., Бибиков E.JL. Производство отливок из сплавов цветных металлов. Учебн. для ВУЗов / 2-е изд., доп. и пе-рераб. М.: МИСиС. 1996.

186. Белов В.Д. Плавка и литье заэвтектических силуминов. Учебное пособие. -М: МИСиС, 2003.1. Й' ГИДРОМАШ

187. Разработаны технологии приготовления сплава A3 90 в электрической печи с использованием лигатуры «Al-Cu-Р-РЗМ» и изготовления поршней методом литья с кристаллизацией под давлением (пуансонное прессование).