Заказать
Промышленный портал
Аренда, конвейер, инвестиции, производство, оборудование, технологии
Главная / Технология металлов / Литейное производство / Литье под давлением / Вакуумирование / Выделение газов

Выделение газов из твёрдого раствора

При кристаллизации сплава в полости формы могут возникнуть такие условия, при которых газы, растворенные в сплаве, выделяются из твердого раствора и способствуют увеличению пористости в отливках.

Если при обычном литье под давлением основной причиной образования пористости являются воздух и газы от смазки, захваченные потоком металла в процессе заполнения, то при вакуумированном литье под давлением основной причиной пористости становится выделение газов из твердого раствора.

Растворимость (или газовыделение) какого-нибудь газа определяются уравнением растворимости

где С — содержание растворенного газа в 100 г металла п.смг; p — парциальное давление газа в кн/м2; T — температура сплава в °К; А и В— постоянные (по данным P. M. Калиша для сплава типа АЛ11 А - 3050 и В = 2,95).

При постоянной температуре растворимость газов в сплаве изменяется в зависимости  от парциального давления. При постоянном давлении  растворимость падает с понижением температуры.

В случае изменения параметров растворимости в сторону уменьшения растворимость падает и начинается газовыделение. В условиях литья под давлением в вакууме температура сплава падает очень быстро при одновременном уменьшении парциального давления в несколько десятков раз. Выделившиеся газы остаются в потоке расплавленного металла.

С увеличением степени вакуумирования в отливках толщиной свыше 5 мм происходит вторичный рост газонасыщенности после достижения  вакуума 46,5—53,2 кн/м2 (350—400 мм рт. ст.) (рис. 124).

 

На рис. 124 газонасыщенность определялась как изменение объема отливки при нагревании до температуры, близкой к температуре плавления. Следует отметить, что такой метод определения газонасыщенности является косвенным и не позволяет переходить к количественной оценке пористости в условиях литья под давлением.

Рис. 124. Изменение газонасыщенности отливок K1 алюминиевых сплавов в зависимости от глубины вакуумирования при средней толщине стенок 2,5; 5; 7 и 9 мм

Газонасыщенность повышается с увеличением толщины стенок отливки.

Для отливок с толщиной стенки свыше 5 мм достаточна глубина вакуумирования 46,5—53,2 кн/м2 (350—400 мм рт. ст.). Для тонкостенных отливок чем выше степень вакуумирования, тем меньше количество газов в отливке.

 

На рис. 125 представлены графические зависимости плотности от величины вакуумирования для отливок из сплава АЛ2 при средней толщине стенок 2,5 и 5 мм.

Рис. 125. Зависимость удельного веса отливок из сплава АЛ2 от глубины вакуумирования полости формы

С увеличением степени разрежения в полости формы плотность толстостенных отливок приближается к плотности тонкостенных отливок. Это объясняется повышенной жидкотекучестью сплава в толстостенных сечениях отливки, которая позволяет осуществить подпрессовку и сжатие газовых включений.

Для уменьшения газосодержания отливок как при обычном, так и при вакуумированном процессе литья под давлением необходимо тщательно очищать сплав от неметаллических включений в раздаточной печи.

В алюминиевых сплавах неметаллические включения состоят из водорода и окислов, главным образом окиси алюминия; в цинковых и магниевых сплавах — из окислов.

Водород в алюминиевых сплавах адсорбируется на частицах окиси алюминия, образуя комплекс неметаллических включений H2 + А12О3.

Рафинирование сплава одновременно с очищением от окислов вызывает дегазацию его.

В то же время при вакуумировании в раздаточной печи активно выделяется водород, причем пузырьки водорода увлекают за собой твердые неметаллические включения.

Поэтому наиболее эффективными способами очистки сплава являются комбинированные методы рафинирования, к которым относятся одновременная обработка флюсами или солями, совмещенная с вакуумированием в раздаточной печи.

Степень вакуумирования зависит от прочности поверхностной пленки окислов Аl2О3 и глубины тигля. Для того чтобы пузырек газа радиусом r мог выделиться из расплава, давление p в нем должно быть больше суммы внешнего давления рвн, металлостатического напора γН (H — глубина образования пузырька) и давления от сил поверхностного натяжения σ:

При обычных условиях рафинирования внешнее давление рвн равно атмосферному давлению. При вакуумировании расплава это давление соответствует разрежению над поверхностью металла в тигле. Одновременная обработка сплава жидким флюсом устраняет поверхностное натяжение и газы активно выделяются.

В табл. 16 приведены средние механические свойства образцов из сплава АЛ9 при различных способах очистки в раздаточной печи.

Таблица 16. Механические свойства литых образцов из сплава АЛ9

Сплав

σв

δ в %

НВ

в Мн/м2

в кГ/мм2»

Нерафинированный

115

11,5

1.0

46,3

Рафинирован MnCl2 (0,15% от веса сплава)

137

13,7

1,2

50,1

После рафинирования дегазирован под
вакуумом 80 кн/м2 (600 мм рт. ст.)

162

16,2

1.8

52,2

Еще больше повышается степень очистки в результате фильтрования сплава после дегазации. Фильтрование осуществляется в ковшах через куски магнезита размером 15—25 мм.

Для предварительного рафинирования алюминиевых сплавов С. В. Мышалов рекомендует комплексный флюс: 9—10% NaF или KF, 6—10% ZnCl2, 29—35% SiCl4, остальное KCl, который добавляется в количестве 0,05% от веса сплава. Температура плавления комплексного флюса 420°С.

Для улучшения условий труда рафинирование солями можно заменить продувкой сплава нейтральным газом (аргоном) в течение 10—15 мин при температуре сплава 680—700°С.

Рафинирование магниевых сплавов осуществляется комбинированным флюсом: 20% (не менее) KCl, 18—24% ВаС12, 2— 5% CaF2, 45—53% MgCl2, 4% (не более) MgO, который вводится в количестве 2% от веса сплава в раздаточной печи.

Исследования влияния газонасыщенности алюминиевых сплавов на пористость образцов показали, что в обычных условиях литья под давлением при скорости прессования 0,26—0,35 м/сек средняя пористость (замеренная по 100 образцам) составляет для сплава: специально наводороженного 0,485%, нерафинированного 0,37%, рафинированного и вакуумированного в раздаточной печн 0,112%.

На рис. 126 в виде диаграммы представлены результаты экспериментов для образцов толщиной 6 мм из алюминиевого сплава АЛ7-4, отливаемых под давлением без вакуума и при вакуумировании полости формы до 93 кн/м2 (700 мм рт. ст.).

Во всех случаях гидродинамические и тепловые режимы литья были постоянными: скорость прессования υпр = 0,32 м/сек; скорость впуска υвп = 2,56 м/сек, температура подогрева формы tф = 180—200°С, температура заливки tзал = 620—640°С.

На рис. 126 левые прямоугольники обозначают пористость образцов, найденную методом гидростатического взвешивания, правые прямоугольники распределение пористости в образцах, определенное по рентгеноснимкам. Например, в нерафинированном сплаве, заливаемом без вакуумирования полости формы, в 63 образцах из 100 содержится крупная пористость, 29 образцов имеют мелко распределенную пористость и только 8 образцов не содержат видимой пористости. В рафинированном сплаве, заливаемом в условиях вакуумирования, крупная пористость наблюдается лишь в 4 образцах, мелкая в 32, а 64 образца не имеют пористости.

Если для нерафинированного сплава, заливаемого без вакуума, средние показатели механических свойств составляют: σв = 194 Мн/м2 (19,4 кГ/мм2) и δ = 2,3%, то для рафинированного сплава, заливаемого при вакуумировании полости формы, до 26,6 кн/м2 (200 мм рт. ст.), σв = 257 Мн/м2 (25,7 кГ/мм2) и δ = 3,88%.

 

Рис. 126. Пористость и распределение пористости в образцах, отлитых из нерафинированного (а) и рафинированного (б) сплава АЛ7-4: I — при обычном литье под давлением; II — при вакуумировании полости формы до 700 мм рт. ст. (образцы: 1 — плотные, 2 — с мелкой рассредоточенной пористостью, 3 — с крупной пористостью)

Промышленное оборудование

Хит Новинка
  • Назначение: выпуск 47 видов изделий методом гиперпрессования. При выпуске изделий другого типа необходима смена оснастки.
  • Уникальность: в автоматическом режиме производство изделий по технологии «мраморного окрашивания».
598 000 руб.
Хит Новинка
  • Назначение: выпуск 35 видов изделий методом гиперпрессования. При выпуске изделий другого типа необходима смена оснастки.
  • Уникальность: компактное этажное размещение, при высокой производительности
Под заказ
Хит
  • Двустороннее прессование
  • Твердость матриц 52-60 ед. по Бринеллю (для справки - твердость сверла 70 ед.)
  • Система управления на базе контроллеров Сименс или Овен. Высокая надежность
  • Автоотключение при аварии: перегрев, падения уровня масла, нерабочий концевой датчик
  • Система радужного (двухцветного) окрашивания изделий
  • Двухконтурная гидравлика - быстрый холостой ход цилиндров и медленное задавливание
  • Мелочей не бывает: пресса в базе комплектуются продувочными пистолетами «Камоци»
  • Пневматика «Камоци» (Италия)
1 099 000 руб.
Хит Новинка
профессиональная производственная линия, обладающая всем основным оборудованием, необходимым для выпуска качественных изделий, таких как: кирпич, брусчатка, лего-кирпич, плитка. Начинающий предприниматель может купить пресс для кирпича Аметист и с успехом начать свой бизнес.
598 000 руб.
Хит Новинка
  • Назначение: выпуск 47 видов изделий методом гиперпрессования. При выпуске изделий другого типа необходима смена оснастки.
  • Уникальность: в автоматическом режиме производство изделий по технологии «мраморного окрашивания».
598 000 руб.
Хит Новинка
  • Назначение: выпуск 35 видов изделий методом гиперпрессования. При выпуске изделий другого типа необходима смена оснастки.
  • Уникальность: компактное этажное размещение, при высокой производительности
Под заказ
Хит Новинка
профессиональная производственная линия, обладающая всем основным оборудованием, необходимым для выпуска качественных изделий, таких как: кирпич, брусчатка, лего-кирпич, плитка. Начинающий предприниматель может купить пресс для кирпича Аметист и с успехом начать свой бизнес.
598 000 руб.
Новинка

Конвейер скребковый трубный (КСТ) - это герметичный трубопровод из стандартной трубы, внутри которой движется цепь с закрепленными на ней скребками.

Скребковый конвейер обладает целым рядом преимуществ по сравнению с традиционными видами транспорта.

В зависимости от требуемой производительности КСТ может быть как круглого, так и прямоугольного сечения.

Под заказ
Новинка
Ленточный конвейер герметичный предназначен для транспортировки сыпучих, пылящих материалов.
Под заказ
Так все больше распространение получают ленточные конвейеры или системы конвейеров на базе пластиковой модульной ленты.
Под заказ

Создание и SEO продвижение промышленных сайтов

Адаптивный дизайн. Интернет магазин с 1С интеграцией.
SEO продвижение. ТОП 10 без ограничения ключевых слов.

Заказать Подробнее
Заказать

Промышленное оборудование

Технология металлов

Товары и услуги

Вся информация, представленная на сайте промпортал.su включая информацию о ценах, наличии товаров и их характеристиках, носит ознакомительный характер и не является публичной офертой, определяемой положениями ст.437 ГК РФ. Подробности о характеристиках, комплектации оборудования уточняйте у консультантов отдела продаж.