close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY12680

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2009.12.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 12680
(13) C1
(19)
B 22D 21/00
C 22C 21/00
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИТОГО КОМПОЗИЦИОННОГО
АЛЮМИНИЕВОГО МАТЕРИАЛА
(21) Номер заявки: a 20050025
(22) 2005.01.11
(43) 2006.08.30
(71) Заявитель: Открытое акционерное
общество "Минский моторный завод" (BY)
(72) Авторы: Овчинников Владимир Васильевич; Волочко Александр Тихонович; Ласковнев Александр Петрович; Волков Владимир Иванович
(BY)
(73) Патентообладатель: Открытое акционерное общество "Минский моторный
завод" (BY)
(56) SU 398663, 1973.
БАРАНОВСКИЙ К.Э. и др. Металлургия: Республиканский межведомственный сборник научных трудов, 2002.
Вып. 26. - С. 77-83.
RU 2083321 C1, 1997.
SU 1759938 A1, 1992.
JP 01-108326, 1989.
BY 12680 C1 2009.12.30
(57)
Способ получения литого композиционного алюминиевого материала, при котором в
алюминиевый сплав, доведенный до твердо-жидкого состояния, вводят частицы графита в
количестве 7-20 мас. %, перемешивают и литьем под давлением при температуре твердожидкого состояния алюминиевого сплава и степени деформации не менее 70 % получают
заготовку, которую вводят в доведенный до твердо-жидкого состояния алюминиевый
сплав, взятый в количестве, обеспечивающем содержание графита в конечном материале
0,5-3,0 мас. %, перемешивают и литьем под давлением при температуре твердо-жидкого
состояния алюминиевого сплава и степени деформации не менее 20 % получают композиционный алюминиевый материал.
Изобретение относится к области получения литых композиционных алюминиевых
материалов и изделий из них, обладающих высокими механическими и специальными
свойствами (низкий коэффициент трения, высокая износостойкость, жаропрочность и др.).
Известен способ получения литых дисперсных сплавов, включающий добавление
твердых нерастворимых компонентов в жидко-твердую массу расплава, находящуюся в
интервале температур между ликвидусом и солидусом диаграммы состояния, перемешивание при этой температуре и получение отливки изделия и заготовок из этой же массы
литьем под давлением [1]. Недостатком способа является сложность достижения требуемого качества перемешивания, равномерность распределения компонентов до 3 мас. %
очень низка. Вследствие этого при объемах 20-50 кг не предоставляется возможным прогнозирование и достижение требуемых свойств получаемого материала. Свойства алюминиевого материала с частицами твердых смазок (графита), полученных этим способом
низки. Графит, находясь по границам зерен, легко вымывается при эксплуатации изделий.
Наиболее близким по технической сущности является способ получения литых композиционных алюминиевых материалов, включающий растворение промежуточного материала (лигатуры) при температуре выше 660 °С, перемешивание при этой температуре,
BY 12680 C1 2009.12.30
разливку расплавленной жидкой массы и ее охлаждение со скоростью более 40 град/с [2].
Недостатком является то, что полученная масса расплава с нерастворимыми компонентами должна быть немедленно охлаждена с достаточно высокой скоростью. В противном
случае нерастворимые частицы коагулируют и, в зависимости от массы, всплывают или
оседают на дно тигля.
В серийном и массовом производствах деталей, когда их отливку осуществляют в
многоместных пресс-формах, создание требуемых температурных режимов охлаждения
затруднено из-за сложности выполнения охлаждающих каналов. Нагрев и перемешивание
расплава при температурах выше 660 °С из-за высокой химической активности алюминиевых сплавов снижает стойкость форм для литья. Кроме того, для получения материала
указанным способом необходимо использование порошковой лигатуры, производство которой требует участка порошковой металлургии, что для ряда предприятий является иногда
трудно разрешаемой проблемой, или же требует значительных капитальных вложений.
Задачей предложенного изобретения является повышение качества композиционных материалов.
Для решения этой задачи в известном способе получения литых композиционных материалов в алюминиевый сплав, доведенный до твердо-жидкого состояния, вводят частицы
графита в количестве 7-20 мас. %, перемешивают и литьем под давлением при температуре твердо-жидкого состояния алюминиевого сплава и степени деформации не менее 70 %
получают заготовку, которую вводят в доведенный до твердо-жидкого состояния алюминиевый сплав, взятый в количестве, обеспечивающем содержание графита в конечном материале 0,5-3,0 мас. %, перемешивают и литьем под давлением при температуре твердожидкого состояния алюминиевого сплава и степени деформации не менее 20 % получают
композиционный алюминиевый материал.
Как показали многократные эксперименты для достижения требуемого уровня свойств,
обеспечения усваиваемости графита и его равномерности распределения в сплаве, необходима двойная переработка приготовленного расплава с графитом с достаточно высокой
степенью деформации (не менее 90 %). Приготовление материала осуществляется по этапам и может производиться на одном и том же оборудовании и оснастке.
При одностадийности процесса, даже при больших степенях деформации (70 % см.
№ 5 таблица), достичь равномерности, распределения и усваеваемости графита (а следовательно, высоких прочностных и антифрикционных свойств) не предоставляется возможным. Графит, находясь в структуре материала, легко вымывается, в процессе эксплуатации свойства падают. При вторичной обработке полученного материала, осуществляемой
по заявляемым отличительным признакам, достигается положительный эффект. Материал,
содержащий 7-20 мас. % графита, полученный на первой стадии используется как лигатура (промежуточный материал) уже второй стадии. Его добавляют в расплав алюминия,
доводя содержание графита до 0,5-3,0 мас. %. При этом происходит частичное физикохимическое взаимодействие и более полное усвоение графита расплавом и при вторичной
обработке приготовленного материала.
Для достижения уровня свойств материала необходимая степень деформации на первом этапе должна быть не менее 70 %. При меньшей степени деформации проработка
структуры материала, содержащего 7-20 мас. % графита, не достаточна и при повторном
вводе его в расплав усвоение графита очень низкое (графит находится в виде крупных
конгломератов), нет равномерности распределения, свойства материала низкие (№ 3 таблица). При содержании графита в конечном материале более 3 мас. % происходит разупрочнение материала, падают механические свойства, износостойкость материала резко
снижается (№ 12 табл. 1). При содержании менее 0,5 мас. % эффект самосмазывания отсутствует, антифрикционные свойства недостаточные, происходит налипание материала
на контртело (№ 9 таблица).
Наиболее оптимальное содержание частиц твердой смазки (графита) вводимого в расплав
на первом этапе является 7-20 мас. %. Это позволяет достаточно равномерно ввести его в
2
BY 12680 C1 2009.12.30
расплав, обеспечить степень усвоения. При содержании графита менее 7 % качество материала не всегда обеспечивает его равномерности распределения, повышенное количество
его ввода на втором этапе требует значительного перегрева расплава, энергозатрат по
поддержанию процесса, значительной корректировки состава - прогнозирование свойств
затрудняется (№ 5 таблица).
Изменяемые параметры процесса
Свойства материала
Содержание частиц
Временное
ПриСтепень
№
твердых смазок
Твер- сопротив- КоэфИзнос
меп/п деформации
(графита), мас. % дость,
ление
фициент (потеря чание
НВ
разрыву, трения веса), г
На 1-м На 2-м На 1-м
На 2-м
этапе этапе
этапе
этапе
σb, МПа
1.
90
15
10
1,0
60
155
0,012
0,0021
2
70
20
10
1,0
65
158
0,012
0,0028
3.
60
20
10
1,0
55
140
0,022
0,0084
4.
90
20
2,0
56
142
0,02
0,023
5.
70
0
1,5
58
145
0,018
0,0051
6.
70
20
7,0
1,5
68
153
0,010
0,0025
7.
70
20
20
1,7
66
156
0,012
0,0027
8.
70
20
22
1,7
55
144
0,020
0,0048
9.
70
25
10
0,3
56
140
0,026
0,038
10.
70
25
10
0,5
59
154
0,015
0,0030
11.
70
25
12
3
55
147
0,011
0,0031
12.
70
25
12
3,5
50
135
0,017
0,046
При повышении содержания графита более 20 мас. % свойства материала падают изза снижения степени усвоения графита расплавом, что выражается в частичном всплывании его и переходе в шлак (№ 8 таблица). Для получения предлагается опробованный на
практике способ. Введение частиц графита осуществляли путем их замешивания в расплаве АК5М4 ГОСТ 1583-93, доведенном до кашеообразного состояния (состояние между
ликвидус-солидус диаграммы состояния). После тщательного перемешивания в тигле объемом 75 дм3, расплавленная масса (температура расплава 580-610 °С) порционно загружалась в машину литья под высоким давлением с вертикальной камерой прессования CLP
400-55/В2. Степень деформации (%) определяли соотношением площади прессующего
поршня и площади мундштука прессованной заготовки алюминий-графит. После получения
заготовок с содержанием графита - 10 мас. % на первом этапе при степени деформации
70 % (№ 2 таблица), далее заготовки загружались в расплавленную массу, тщательно перемешивались, и расплавленная масса порционно загружалась в машину литья под давлением и прессовалось со степенью деформации 20 % (второй этап прессования). Содержание
частиц графита на втором этапе (в конечном материале) составила 1 мас. %. На втором
этапе могут быть получены полуфабрикаты, близкие к конечной форме изделий.
Полученные предлагаемым способом материалы и изделия могут быть успешно применены в качестве подшипников скольжения, заменяя дорогостоящие и дефицитные
бронзы. Экономическая эффективность достигается более высокими эксплуатационными
свойствами, меньшим расходом дорогостоящих металлов на изделие.
Источники информации:
1. А.с. СССР 398663, 1973.
2. А.с. СССР 1674574.
Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
82 Кб
Теги
by12680, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа