Марка сплава: АК12М2

СОДЕРЖАНИЕ

 

1. Общая характеристика  и области применения сплава………………….3

2. Физические, литейные, механические и другие свойства  сплава……...6

3. Расчет теоретической  плотности сплава………………………………...7

4. Характеристика шихтовых  и вспомогательных материалов для получения сплава. Расчет шихты…………………………………………..…... 9

5. Расчет количества  теплоты, необходимой для нагрева,  расплавления и перегрева 1 тонны  сплава до температуры литья……………………………...11

6. Выбор плавильного агрегата и разработка технологии приготовления сплава……………………………………………………………………………..13

6.1. Выбор плавильного  агрегата и его характеристика…………………13

6.2. Разработка технологии  получения сплава  АК12М…………………16

Список используемой литературы………………………………………...19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Общая характеристика и области применения сплава.

 

Алюминий  обладает кубической гранецентрированной  кристаллической решеткой и не испытывает аллотропических превращений. Он имеет небольшую плотность (2,7 г/см³), невысокую температуру плавления (660 °С), обладает высоким относительным удлинением при растяжении (до 60 %), хорошей электропроводностью и высокой удельной прочностью. Алюминий имеет большую объемную усадку кристаллизации (6,5 %) и большую линейную усадку (1,7 %); он легко окисляется с образованием плотной защитной оксидной пленки из А1₂О₃. Алюминий широко применяют в электротехнике, авиации, пищевой промышленности, в автомобилестроении, в строительстве.

ГОСТ 11069—74 предусматривает  выпуск первичного алюминия 13 марок, различающихся  содержанием примесей (табл. 27). Алюминий выпускают в виде чушек массой 5, 15, 1000 и 2000 кг. Основными примесями алюминия являются железо и кремний. С железом алюминий взаимодействует с образованием нескольких химических соединений (рис. 29), из которых наиболее богато алюминием FeAl₃. При концентрации 1,8 % железа между алюминием и FеА1₃ при 655 °С образуется эвтектика. Растворимость железа в твердом алюминии при эвтектической температуре составляет 0,05 %, ниже 400 °С она падает практически до нуля. Поэтому в двойных доэвтектических сплавах железо всегда выделяется в виде включений, фазы FeAl₃, имеющей эвтектическое происхождение или образующейся в результате распада твердого раствора. С кремнием алюминий также взаимодействует с образованием эвтектики при 577 °С. Эвтектика содержит 12,5 % кремния. Растворимость кремния в твердом алюминии при эвтектической температуре составляет 1,65 %; с понижением температуры до 20 °С она уменьшается до 0,01 % (рис. 30). При одновременном присутствии железа и кремния, кроме фаз, характерных для двойных систем, в структуре могут появляться и сложные тройные соединения (FeAISi) и (FeAISi).

Примеси железа и кремния  оказывают вредное влияние на алюминий. Они существенно снижают его пластические свойства, увеличивают твердость, повышают температуру рекристаллизации. В процессе плавки содержание этих примесей увеличивается из-за взаимодействия  алюминия с огнеупорной футеровкой  и стальным плавильным инструментом.

Кроме примесей, регламентированных ГОСТом, в первичном алюминии в сотых и тысячных долях процента содержатся примеси кальция, натрия, галлия, магния и других элементов. Большинство из них оказывает сложное многостороннее влияние на его свойства. Тысячные доли процента натрия существенно снижают пластические свойства алюминия при 350—400 °С, увеличивают его окисляемость и обусловливают более высокое содержание в нем водорода и оксидных включений. При более высоком содержании натрий вызывает интеркристаллитную коррозию. Совместное присутствие примесей натрия и кальция снижает общую коррозионную стойкость алюминия. Эти примеси ухудшают технологические свойства алюминия: усиливают газонасыщение при выдержке расплавов в атмосфере, содержащей водяные пары; увеличивают склонность к образованию пузырей при отжиге листов; способствуют образованию рыхлых оксидных пленок, легко замешивающихся в расплавы.

Для изготовления отливок  в промышленности используют пять групп литейных алюминиевых сплавов:

I — сплавы на основе системы Al — Si;

II — сплавы на основе системы А1 — Сu — Si;

III— сплавы на основе системы А1 — Сu;

IV— сплавы на основе системы Al — Mg; 
          V — сложнолегированные сплавы

Сплав АК12М2 относится к II группе.

Сплавы II группы в качестве основных легирующих компонентов содержат кремний (4—14 %) и медь (1—8 %). Их широко применяют при изготовлении отливок с повышенной твердостью и прочностью, сохраняющих постоянство размеров в процессе эксплуатации и имеющих высокую чистоту обработанной поверхности — корпусов приборов, автомобильных и тракторных поршней, деталей авиационных двигателей воздушного охлаждения. Сплавы этой группы за счет усложнения состава и более сильного пересыщения _А1 твердого раствора более жаропрочны, чем силумины. Они обладают хорошей жидкотекучестью, малой линейной усадкой, но более склонны, чем сплавы I группы, к образованию усадочной пористости и трещин при затрудненной усадке. Так же как и силумины, сплавы II группы имеют многофазную структуру. Основными структурными составляющими их являются первичные кристаллы твердого раствора _А1, двойная эвтектика _А1 + Si и тройная эвтектика _А1 + Si + CuAl₂ (рис. 36). Кроме того, в зависимости от содержания примесей железа и марганца в число структурных составляющих сплавов входят компактные (Al, Mn, Fe, Si) или игольчатые (Al — Fe — Si) выделения железистой составляющей. В сплавах с магнием выделяется четверная эвтектика _А] + Si + CuAl₂ + Mg,Si. В некоторые сплавы II группы для измельчения зерна вводят титан.

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Физические, литейные, механические  и другие свойства сплава.

 

 

Характеристика  материала.

 

Марка :	АК12М2
Классификация :	Алюминиевый литейный сплав
Виды поставки,:   Лист, труба, шестигранник, круг, квадрат, проволока.
Применение:	для изготовления фасонных отливок, поршней  дизелей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Химический  состав в % материала АК12М2.

Fe	Si	Cu	AL	Примесей
1	11 - 13	2	84	Не более 1

Примечание: Al - основа; процентное содержание Al дано приблизительно; основные лигирующие компоненты: Mg, Mn, Si, Cu, Ni, Ti.

 

Механические  свойства при Т=20^oС материала АК12М2.

Сортамент	Размер	HB	sв	sT	d5	y	KCU	Термообр.
-	мм	-	МПа	МПа	%	%	кДж / м2	-
		90	190		1,0		4	Старение

 

Твердость материала

HB 10 -1 = 90   МПа

 

Физические  свойства материала АК12М2 .

T	E 10- 5	a 10 6	l	r	C	R 10 9
Град	МПа	1/Град	Вт/(м·град)	кг/м3	Дж/(кг·град)	Ом·м
20		19		2720

 

 

 

 

 

 

 

 
Литейно-технологические  свойства материала АК12М2

 

Температура литья, °C :	700
Температура ликвидуса	640
Температура солидуса	560
Линейная усадка, % :	1,1
Жидкотекучесть (при 200 С)	267

 
Обозначения:

Механические  свойства :
sв	- Предел кратковременной  прочности , [МПа]
sT	- Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной  деформации), [МПа]
d5	- Относительное удлинение  при разрыве , [ % ]
y	- Относительное сужение  , [ % ]
KCU	- Ударная вязкость , [ кДж / м2]
HB	- Твердость по Бринеллю , [МПа]

Физические  свойства :
T	- Температура, при  которой получены данные свойства , [Град]
E	- Модуль упругости  первого рода , [МПа]
a	- Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ) , [1/Град]
l	- Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)]
r	- Плотность материала  , [кг/м3]
C	- Удельная теплоемкость  материала (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)]
R	- Удельное электросопротивление, [Ом·м]

 

 

 

3. Расчет теоретической  плотности сплава.

 

Плотность металлов, измеряемая массой в единице объема, необходима для вычисления массы отливок  по их геометрическим размерам, обозначаемых на чертеже. Вычисление массы расплава, заключенной  в плавильной ванне или в тигле, также невозможно без знания плотности этого расплава. В некоторых случаях приходится решать обратную задачу – определить объем расплава по его массе.

Из металлов самым легким является литий, который примерно в два  раза легче воды. Наиболее тяжелые металлы – свинец и золото, имеющие плотность более 19 .

Изменение плотности жидкого металла  или сплава до начала и в процессе кристаллизации предопределяет важнейшие  литейное свойство – объемную усадку, которая проявляется в виде усадочных раковин и пористости (рыхлоты) в теле отливки. В отливках из металлов и сплавов, имеющих отрицательные значения , обнаруживается не усадка, а так называемый рост – выдавливание расплава на поверхность.

Температура плавления

и плотность

 

Металл	Атомная масса	tпл , C	тв, при 20 С г/см3	ж, г/см3	ж,г/см3 tпл +100C
Алюминий	27	660	2,70	2,38	2,35
Кремний	28	1420	2,35	2,53	2,50
Медь	64	1083	8,96	8,00	7,92

Переходя к плотности  сплавов, надо отметить, что сплавы, как в твердом, так и в жидком состоянии не являются совершенными растворами, и сплавление всегда сопряжено с изменением объема. Как правило, отмечается уменьшение объема сплава в сравнение с суммарным объемом чистых компонентов.

Однако для технических  расчетов этим можно пренебречь, и  плотность сплава может быть определена по правилу аддитивности, т. е. по значениям плотности исходных компонентов с учетом их содержания в сплаве из равенства:

где — плотность компонентов сплава при заданной температуре;

 — их содержание в сплаве, %.

Расчет теоретической плотности сплава АК12М2:

 

 — содержание в сплаве ~84%;

 — содержание в сплаве ~2%;

 — содержание в сплаве ~12%;

Теоретическая плотность сплава марки АК12М2

 

 

 

4. Характеристика  шихтовых и вспомогательных материалов  для получения сплава. Расчет  шихты.