Добавлен: 11.01.2024
Просмотров: 105
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Владимирский государственный университет
имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»
(ВлГУ)
Институт машиностроения и автомобильного транспорта
Кафедра технологии функциональных и конструкционных материалов
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине: «Литейные сплавы и основы плавки»
по теме: «Алюминиевый литейный сплава АК7ч»
Выполнила:
ст. гр. МЛТ-117
Спирина Е.Д
Принял:
к.т.н., доцент
Прусов Е.С.
Владимир, 2019
СОДЕРЖАНИЕ
| 1. | Общая характеристика область применения АК7ч | 2 |
| 2. | Физико-химические, механические и технологические свойства | 5 |
| 3. | Характеристика шихтовых материалов | 8 |
| 4. | Выбор плавильного агрегата и его характеристика | 11 |
| 5. | Расчет шихтовых материалов | 15 |
| 6. | Разработка технологии приготовления сплава | 16 |
| 7. | Расчет количества теплоты | 18 |
| | Заключение | 20 |
| | Список используемой литературы | 21 |
1.Общая характеристика область применения сплава
Алюминий — химический элемент III группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева, легкий и пластичный металл матово-серебристого цвета. Вследствие высокой химической активности алюминий в природе находится только в связанном виде.
Плотность (при нормальных условиях) — 2,69 г/см3, электропроводность —10 6См/м.
Уникальные свойства алюминия:
- на воздухе моментально образует оксидную защитную пленку, которая способствует высокой коррозионной стойкости металла;
- низкая плотность при высокой прочности;
- неизменность свойств при низких температурах.
Алюминий обладает амфотерными свойствами, т. е. реагируя с кислотами, образует соответствующие соли, а при взаимодействии с щелочами — алюминаты. Эта особенность существенно расширяет возможности извлечения алюминия из руд различного состава. Алюминий растворяется в серной и соляной кислотах, а также в щелочах, но концентрированная азотная и органическая кислоты на алюминий не действуют.
Механические свойства алюминия в значительной степени зависят количества примесей в алюминии, его предварительной механической обработки и температуры. С увеличением содержания примесей прочностные свойства алюминия растут, а пластичные снижаются, причем эти свойства проявляются даже при изменении чистоты алюминия от 99,5 % до 99,0 %.
Благодаря таким свойствам, как малая плотность, высокая теплопроводность,
низкое электрическое сопротивление, высокая пластичность, коррозионная стойкость, алюминий получил исключительно широкое распространение в различных отраслях современной техники и играет важнейшую роль среди всех цветных металлов.
К основным областям применения алюминия и его сплавов относятся аэрокосмическая промышленность, строительство, высокоскоростной железнодорожный и водный транспорт, автомобилестроение (корпуса двигателей, кузовные детали и трансмиссия), электротехника, машины и турбинная техника, упаковка пищевых продуктов и напитков, криотехника, пиротехника и ракетное топливо, пищевая промышленность.
Большинство алюминиевых сплавов имеют хорошую коррозионную стойкость (за исключением сплавов с медью), высокие теплопроводность и электропроводимость и хорошие технологические свойства (обрабатываются давлением, свариваются точечной сваркой, а специальные - сваркой плавлением, в основном хорошо обрабатываются резанием).Большинство из них превосходят магниевые сплавы по коррозионной стойкости, пластмассы - по стабильности свойств.
Основными легирующими элементами алюминиевых сплавов являются Сu ,Mg, Si, Mn, Zn; реже - Li, Ni, Ti. Многие легирующие элементы образуют с алюминием твердые растворы ограниченной переменной растворимости и промежуточные фазы. Это дает возможность подвергать сплавы упрочняющей термической обработке. Она состоит из закалки на пересыщенный твердый раствор.
Алюминиево - кремниевый сплав АК7ч – типичный силумин, востребованный в строительстве, авиастроении, машинном, автотракторном и тракторном производстве. Его ценят за превосходные литейные свойства, хорошую свариваемость, обрабатываемость и сопротивление коррозии. Из него изготавливают отливки сложных форм, имеющие повышенную плотность, небольшую усадочную пористость и способность к горячему трещинообразованию. Такие литые детали легко выдерживают средние нагрузки в ответственном узле, и увеличивают срок его службы.
Благодаря отличным литьевым свойствам, алюминиево-кремниевый сплав АК7ч активно используется при литье сложных деталей и механизмов, применяемых в машиностроении: корпуса помп;детали самолетов; детали карбюраторов; детали картеров двигателей, редукторов, поршней, головок цилиндров и др.Такие отливки хорошо зарекомендовали себя при эксплуатации в агрессивных средах и температурах, не выше 200 градусов.
Силумин АК7ч – один из алюминиевых сплавов, допущенных ГОСТом к изготовлению различной посуды. В частности, из него делают посуду, используемую при жарке и запекания пищи, а также различные столовые приборы – цельнометаллические и комбинированные вилки, ложки.
2.Физико-химические, механические и технологические свойства.
Марка: Ак7ч
Классификация: Алюминиевый литейный сплав
Таблица 1 -Химический состав в % материала АК7ч (ГОСТ1583-93)
| Fe | Si | Mn | AI | Cu | Pd | Be | Mg | Zn | Sn |
| до 1.5 | 6-8 | до 0.5 | 89.6-93.8 | До 0.2 | до 0.05 | до 0.1 | 0.2 - 0.4 | До 0.3 | До 0.1 |
Кремний является неизбежной примесью в алюминии и за исключением сплавов, в которых он находится как легирующий элемент, оказывает отрицательное влияние наэксплуатационные и технологические свойства. Несмотря на высокую равновесную растворимость кремния в алюминии при температуре эвтектики (рис.1), равную 1,65%, при неравновесных условиях кристаллизацииу же при содержаниях кремния больших 0.05% наблюдается появление эвтектики. Нагрев металла под последующую пластическую деформацию приводит к переводу эвтектики в жидкое состояние, что затрудняет или
исключает проведение пластической деформации, так как на деформированных изделиях появляются трещины. Трещин не образуются, если содержание железа превышает содержание кремния. В этом случае кремний связывается в тройные соединения AlFeSi, которые кристаллизуются при более высокой температуре, чем эвтектика Al-Si. (температура плавления фазы α (FeSiAl8) равна 630°C, фазы β (FeSiAl5) -611°C, а эвтектики α + Si - 577°C) .
Рисунок 1- Диаграмма состояния Al-Si
Таблица 2-Технологический свойства материала АК7ч
| Свариваемость | Хорошая |
Таблица 3- Механические свойства материала АК7ч (при Т=20°С)
| Сортамент | Размер | Напр | Sв | sT | d5 | y | КСU | Термобр. |
| - | мм | - | МПа | МПа | % | % | кДж/мм2 | - |
| Отливки, ГОСТ1583-93 | | | 137-225 | | 1-4 | | | - |
Таблица 4 –Твердость АК7ч
| Твердость АК7ч, отливки ГОСТ 1583-93 | HB 10 -1 = 45 - 70 МПа |
Таблица 5-Физические свойства материала АК7ч
| T | E 10- 5 | a 10 6 |  |  | С | R10 9 |
| Град | МПа | 1/Град | Вт/(м·град) | кг/м3 | Дж/(кг·град) | Ом·м |
| 20 | 0.7 | | | 2660 | | 47.5 |
| 200 | | 21.8 | 155 | | 880 | |
3. ХАРАКТЕРИСТИКА ШИХТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
К шихтовым материалам относятся: первичные металлы и сплавы, предварительные и вторичные сплавы, лигатуры, отходы собственного производства (литники, прибыли, бракованные отливки и детали, стружка, опилки, сплески, лом и отходы, поступающие со стороны а также флюсы).
Первичные металлы обычно поставляются в виде чушек, катодных листов. Первичные (предварительные) сплавы, вторичные сплавы, лигатуры в виде чушек. Иногда лигатуры поставляются в виде плоских пластин с пережимами. Отходы собственного производства обычно хранятся по маркам сплавов. Мелкие отходы (стружка, сплески, литники) вначале переплавляют, разливают в изложницы, и они поступают в шихту в виде чушек, либо в жидком состоянии.
Наиболее низкую цену имеют возвраты и отходы. Однако они, как правило, загрязнены примесями, поэтому по ходу плавки далеко не всегда возможно и целесообразно. Кроме того, в отходах и возвратах часто содержатся неопределяемые примеси, которые ухудшают свойства металла. В связи с этим долю отходов и возвратов в шихте часто задают из условия допустимого содержания оговоренных примесей.
Каждый вид шихтового материала должен соответствовать требованиям ГОСТ или другим нормативным документам.
Кремний технический (Кр1) представляет собой куски неправильной формы, имеющие острые грани, серого цвета, с побежалостями радужного оттенка. Поверхность кусков кремния не должна содержать включений шлака, песка и других инородных материалов, видимых не вооружённым глазом. Потемнение поверхности кремния при саморазламывании горячих слитков, а также наличие цветов побежалости браковочными не являются. Изготовление кремния Кр1 регламентируется согласно ГОСТ 2169-69.
Кремний технический марки КР1 применяется:
-
в производстве сплавов для придания прочности магнию, алюминию и меди; -
в качестве легирующего элемента в железе и алюминии; -
в производстве пиротехники, силиконов, боеприпасов, а также порошковой металлургии; -
в производстве полупроводников, микросхем для компьютеров и солнечных ячеек, которые используются для получения электрической энергии от Солнца.
Таблица 5- Химический состав Кремния Кр1 согласно ГОСТ 2169-69
| Марка кремния | Кремний, не менее | Массовая доля % | Сумма примесей | ||
| Примесей не более | |||||
| Fe | Ca | Al | |||
| КР1 | 98 | 0,7 | 0,7 | 0,6 | 0,2 |