СПОСОБ ЗАКАЛКИ ОТЛИВОК ИЗ ЛИТЕЙНОГО СПЛАВА НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ АК7пч Российский патент 2010 года по МПК C22F1/43 

Предлагаемое изобретение относится к области термической обработки и может быть применено при закалке тонкостенных отливок сложной конфигурации из сплава АК7пч для последующего изготовления из них высокоточных деталей.

Известен способ закалки отливок из сплава АК7пч, включающий нагрев до температуры 535±5°С, выдержку 2-8 часов и охлаждение в воде с температурой 20-50°С. Способ разработан ОСТ 1 90088-80 [1], взят в качестве аналога.

Охлаждение отливок при этом способе производят непосредственно с температуры закалки (535°С) в воде. В этом случае из-за значительной разности температур возникают напряжения в отливках. Напряжения приводят к деформации отливок. В результате деформации могут возникать трещины, так как сплав АК7пч даже после закалки имеет низкую пластичность (δ=4-5%). Трещины могут образовываться внутри отливок (скрытые трещины), которые могут развиваться и разрушать отливки в процессе дальнейшей механической обработки, а также могут приводить к разрушению изделий в эксплуатации. Это приводит к значительным издержкам.

Известен способ закалки отливок из литейного сплава на основе алюминия АК7пч, включающий нагрев до 535±5°С, выдержку 2-12 часов, охлаждение в воде при 20-50°С [2]. Этот способ взят в качестве прототипа. Этот способ имеет такие же недостатки, как и способ-аналог.

Технический результат изобретения - уменьшение деформации при закалке, старении, повышение пластичности и надежности деталей.

Технический результат достигают тем, что в предлагаемом способе закалки отливок из литейного сплава на основе алюминия АК7пч, включающем нагрев до 535°С с выдержкой 4 часа, охлаждение проводят с печью со скоростью 90-110°С в час до 420°С, выдержку 1 минуту, охлаждение в воде с температурой 90-100°С, выдержку 3 минуты и охлаждение в воде с температурой 20-30°С. Предлагаемый способ закалки отливок из сплава АК7пч имеет новые существенные отличия от способов аналога и прототипа, что обеспечивает технический результат.

Пример практического применения.

Подвергали закалке образцы и отливки из литейного сплава на основе алюминия АК7пч по различным режимам. Результаты исследования указаны в таблице.

Таблица Результаты исследования литейного сплава на основе алюминия АК7пч после различных режимов термической обработки № п/п № плавок Режим закалки Изменение размеров образцов, ±% после Свойства Примечание       закалки старения σ_в МПа δ%   1 2 3 4 5 6 7 8 1 В Нагрев до температуры 535±5°С, выдержка 4 часа, охлаждение в воде с температурой 20°С +0,30   210 4,5 Способ-аналог   Г +0,33   226 4,3   В Искусственное старение при температуре 150±5°С, выдержка 3   -0,11 250 4,1   Г часа, охлаждение на воздухе   -0,14 260 4,0   В Нагрев до температуры 535±5°С, выдержка 4 часа, охлаждение в воде +0,26   200 4,2 Способ-прототип 2 Г с температурой 50°С +0,30   220 4,1   В Искусственное старение при температуре   -0,12 260 3,6   Г 170±5°С, выдержка 3 часа, охлаждение на воздухе   -0,15 265 3,8 3 В Нагрев до температуры 535±5°С, выдержка 4 часа, охлаждение с печью со скоростью 90-110°С в час до 420°С, +0,07   185 6,8 Предлагаемый способ Г выдержка 1 минута, охлаждение в воде с температурой 90-100°С, выдержка 3 минуты, охлаждение в воде с температурой 20-30°С +0,1   200 6,5 В Искусственное старение при температуре 150±5°С выдержка 3   -0,04 260 5,4 Г часа, охлаждение на воздухе   -0,07 265 5,2   В Нагрев до температуры 535±5°С, выдержка 4 часа, охлаждение с +0,06   175 6,3 Способы, выходящие за пределы
предлагаемого 4   печью со скоростью 120-140°С в час до 380°С,           Г выдержка 1 минута, охлаждение в воде с температурой 90-100°С, выдержка 3 минуты, охлаждение в воде с температурой 20-30°С +0,1   190 6,9   В Искусственное старение при температуре   -0,04 210 5,8   Г 150±5°С, выдержка 3 часа, охлаждение на воздухе   -0,07 220 5,6   В Нагрев до температуры 535±5°С, выдержка 4 часа, охлаждение с +0,05   220 6,5 5   печью со скоростью 40-50°С в час до 410°С,           Г выдержка 1 минута, охлаждение в воде с температурой 90-100°С, выдержка 3 минуты, охлаждение в воде с температурой 20-30°С +0,11   225 6,9   В Искусственное старение   -0,03 230 5,5   Г при температуре 150±5°С, выдержка 3 часа, охлаждение на воздухе   -0,06 235 5,6

Примечания к таблице.

1.При экспериментах использовали образцы №2 табл.3 ГОСТ 1583-93. Торцы образцов доведены до шероховатости ^0,16√ для повышения точности при измерении образцов.

Образцы отливали в песчаные формы.

2. Химический состав: Si Fe Mg Ti

Плавка В 8,0% 0,18% 0,25% 0,14%

Плавка Г 8,0% 0,2% 0,32% 0,15%

3. Выдержку при термической обработке отсчитывали после достижения образцами заданных температур.

4. На каждый режим термической обработки использовали по три образца каждой плавки.

5. Результаты измерения размеров (длины) образцов является среднеарифметическим результатом измерения 3-х образцов. Измерения длины образцов (200 мм) выполняли с точностью ±0,01 мм.

6. Охлаждение деталей и образцов производили вместе с печью.

Результаты таблицы показывают, что предлагаемый режим обеспечивает уменьшение деформации образцов более чем в 3 раза после закалки и более чем в 1,5 раза после искусственного старения по сравнению со способами аналога и прототипа. Кроме того, предлагаемый режим закалки обеспечивает пластичность (5) в полтора раза большую по сравнению с закалкой по способам аналога и прототипа. Использование предлагаемого способа позволяет:

1. Существенно уменьшить деформацию после закалки, особенно сложных по конфигурации отливок.

2. Обеспечить возможность рихтовки (правки) отливок после закалки без возникновения трещин.

3. Изготавливать отливки сложной конфигурации при упрочнении их закалкой и искусственным старением.

Источники информации

1. Отраслевой стандарт. Алюминиевые литейные сплавы. Режимы термической обработки. ОСТ 1 90088-80.

2. Межгосударственный стандарт. Сплавы алюминиевые литейные. Технические условия. ГОСТ 1583-93. Приложение В. Таблица В.1, с.39.

Предлагаемое изобретение относится к области термической обработки и может быть применено при закалке тонкостенных отливок сложной конфигурации для последующего изготовления из них высокоточных деталей. Способ включает нагрев до 535°С с выдержкой 4 часа, охлаждение с печью со скоростью 90-110°С в час до 420°С, выдержку 1 минуту, охлаждение в воде с температурой 90-100°С, выдержку 3 минуты и охлаждение в воде с температурой 20-30°С. Уменьшается деформация отливок при закалке и старении, что ведет к повышению их надежности и долговечности. 1 табл.

Способ закалки отливок из литейного сплава на основе алюминия АК7пч, включающий нагрев до 535°С с выдержкой 4 ч, охлаждение с печью со скоростью 90-110°С в час до 420°С, выдержку 1 мин, охлаждение в воде с температурой 90-100°С, выдержку 3 мин и охлаждение в воде с температурой 20-30°С.