Способ исследования растворения металлических образцов в расплавах Советский патент 1983 года по МПК B22D17/00 

/ ///////м

(Л

7

ьо Изобретение относится к исследова нию физических свойств материалов и может быть использовано для изучения разрушения рабочих поверхностей форм например, при литье под давлением, жидкой штамповке. Для изучения процессов взаимодействия металлов с расплавами используют способы исследования, основанные на воспроизведении различных параметров контактирования образца с жидкой средой 1. Однако эти способы не позволяют создать условия растворения образца в расплаве, близкие к условиям литья под давлением. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности к достигаемо му результату является способ исследования растворения образцов металло в расплаве, заключающийся в погружении цилиндрического образца в распла и придании ему вращательного движения со скоростью 5-20 об/мин. При этом степень растворения образцов определяют пр изменению момента сил трения, действукжцих на образец со стороны жидкого сплава 2. Однако этот способ не обеспечивает условия испытания, близкие к реальным условиям работы пресс-формы, |В реальных условиях процесс носит вы раженно циклический характер. При этом в рамках каждого цикла взаимодействие расплава с рабочей поверхностью включает стадии полужидкого состояния расплава и последуквдего его полного затвердевания при непосредственном контактировании с поверх Ностью формообразующих элементов пресс-формы. Другой недостаток известного способа состоит в том, что он не позволяет исследовать за|(ономерности взаимодействия пар в случае, когда окру жающая образец твёрдая среда претерпевает расплавление, что не исключается в реальных, условиях формообразо вания литьем под давлением, когда вследствие трения закристаллизовавшийся первоначально слой расплавля-. ется. Цель изобретения - приближение ус ловий испытания к реальиым условиям, характерным для фоЕмообразуюкшх элементов преас-форм. Ука:занная цель достигается тем, что согласно способу исследования растворения металлических образцов в расплавах, включающему вращение по груженного в расплав образца и измерение момента сил трения, действующих на образец со стороны жидкого сплава, производят циклическую частичную или полную ;кристализацию) и расплавление объема сплава, контакти рующего с образцом. Способ осуществляют следующий образом. Исследуемый образец помещают расплав и приводят образец во вЬащение. Циклическую кристаллизацию объема сплава, контактирующего с об разцом, осуществляют по двум вариантам. В первом варианте местное охлаждение сплава производят так, что фронт кристаллизации сплава направлен цилиндрической поверхности образЬа. Это достилается путём размещения в расплаве симметрично относительна образца кольцевого полого холодильника, охлаждаемого воздушной струей. Во втором варианте охлаждение ема сплава производят непосредственно на поверхности образца путем его охлаждения внутри струей воздухаI Измерение момента сил производят в период нахождения сплава в жидком состоянии при температуре, отвечающей технологической температуре конкретного процесса .литья или выбранным условиям эксперимента. На фиг. 1 представлена схема JCTройства, реализующего предлагаемый способ, для случая, когда фронт кристаллизации направлен со стороны сплава к поверхности образца; на фи. 2 то же, для случая, когда охлаждение сплава производят непосредственно на поверхности образца. Устройство содержит образец 1, размещенный в расплаве 2. Осевое 1вращение образцу сообщает привод 3, снаб1женный фрикционом 4. Привод располагается на упругой подвеске 5, угол закручивания С которой пропорционален моменту сил трения, действующих н. образец. Кольцевой холодильник б ;расположен в расплаве симметрично относительно оси вращения образца. Угол поворота ограничивается ограничителем 7. При охлаждении сплава непосредственно на поверхности образца применяют полый образец 8, KOTopbiti охлаждается струей воздуха, подавг.емого по трубке 9. jn р и м . Цилиидрический образец из стали 4ХЗВМФ 015 мм и длино|й 45 мм погружался в расплавШШЧ-1 при . Образец вращался со скс ростью 8 об/мин.. С помсяцью кольцевого холодильника, размещенного в ра плаве симметрично относительно оси вращения образца, производилась г в рамках каждого цикла испытаний попная кристаллизация объема расплава находившегося между поверхностью о разца и внутренней полостью холсди ьника. Время полной кристаллизации 0,5 мин, время расплавления за теплообмена с ванной и выравнивани температуры составляло 2,5 мин. Об щее цикла испытаний 3,0 мин. После выравнивания температуры произ водили измерение момента сил трения, действующих на образец со стороны сплава, при помощи оптического прибо ра. Для сравнения на аналогичном образце при одинаковой температуре рас плава производили исследования без охлаждения расплава с непрерывным из меренивм момента сил трения. Данные опыта показали наличие свя зи между растворимостью образца при изотермических условиях взаимодействия исследуемых пар согласно следуюаей таблице. ИзмерюИзмерение, угла Изменение угла о ниё d после 30 мин испытаний при после каж дых 10 постоянной температуре расплациклов ис пытаний, ва, град град Использование предлагаемого способа за счет приближения условий испытания к реальным, характерным для элементов формообразующих пресс-форм, открывает новые возможности для изучения процессов контактного взаимодействия в системе инструмент - рас-г плав.и позволяет более обоснованно подходить к вопросу выбора материалов целевого назначения, а также оптимизировать другие технологические решения. Исследования предлагаемым способом позволят с большей эффективностью решать .задачи по надежности инструмента и оснастки для наз. ванных процессов формообразования. Использование предлагаемого способа существенно снижает трудоемкость и длительйость исследования по сравнению с другими способами. Кроме того, данный способ может быть использован для определения внутренних сил трения различных сплавов и изменения этих сил в процессе кристаллизации сплава.

СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ РАСТВОРЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВ В РАСПЛАВАХ , включающий вращение П9груженного в расплав образца и измерение .момента сил трения, действующих на образец со стороны жидкого сплава,о тли ч а ю щ и- и с я тем, что, с целью приближения условий испытания к реальным условиям, характерным для формообразующих элементов пресс-форм, производят циклическую частичную или полную кристаллизацию объема расплава, контактирующего с образцом.

J

X