[1]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.
[2]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.
[3]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.
[4]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.
[5]Технический результат изобретения - уменьшение деформации при закалке, старении, повышение пластичности и надежности деталей.
[6]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.
[7]Пример практического применения.
[8]Подвергали закалке образцы и отливки из литейного сплава на основе алюминия АК7пч по различным режимам. Результаты исследования указаны в таблице.
[9]| 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 | σвМПа | 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 |
[10]Примечания к таблице.
[11]1.При экспериментах использовали образцы №2 табл.3 ГОСТ 1583-93. Торцы образцов доведены до шероховатости0,16√ для повышения точности при измерении образцов.
[12]Образцы отливали в песчаные формы.
[13]2. Химический состав: Si Fe Mg Ti
[14]Плавка В 8,0% 0,18% 0,25% 0,14%
[15]Плавка Г 8,0% 0,2% 0,32% 0,15%
[16]3. Выдержку при термической обработке отсчитывали после достижения образцами заданных температур.
[17]4. На каждый режим термической обработки использовали по три образца каждой плавки.
[18]5. Результаты измерения размеров (длины) образцов является среднеарифметическим результатом измерения 3-х образцов. Измерения длины образцов (200 мм) выполняли с точностью ±0,01 мм.
[19]6. Охлаждение деталей и образцов производили вместе с печью.
[20]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:
[21]1. Существенно уменьшить деформацию после закалки, особенно сложных по конфигурации отливок.
[22]2. Обеспечить возможность рихтовки (правки) отливок после закалки без возникновения трещин.
[23]3. Изготавливать отливки сложной конфигурации при упрочнении их закалкой и искусственным старением.
[25]1. Отраслевой стандарт. Алюминиевые литейные сплавы. Режимы термической обработки. ОСТ 1 90088-80.
[26]2. Межгосударственный стандарт. Сплавы алюминиевые литейные. Технические условия. ГОСТ 1583-93. Приложение В. Таблица В.1, с.39.
