Исследование процесса формирования фасонных изделий из сплавов и металломатричных композитов на алюминиевой основе в твердожидком состоянии

• Автор: Куштаров, Куштар Межлумович
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 176 с. : ил.

Глава 1. Состояние вопроса и постановка задачи исследования

1.1. Исследования и уровень использования SSM-процессов за рубежом

1.2. Применение термодинамического расчета при выборе алюминиевого сплава для переработки в твердожидком состоянии

1.2.1. Фундаментальные принципы выбора сплава для SSM-технологии

1.2.2. Термодинамический анализ при выборе перспективного

сплава
1.3. Структурно-реологические факторы металлической суспензии и методы их определения

1.4. Модель тиксотропной среды

1.5. Динамика изменений структуры материала при тиксолитье и выбор рабочего окна процесса

1.6. Дополнительный потенциал технологий тиксоформирования

1.7. Промышленные методы получения тиксозаготовок

1.7.1. Процессы полунепрерывного вертикального литья тиксозаготовок с перемешиванием
1.7.2. Процессы полунепрерывного горизониального литья тиксозаготовок
1.7.3. Материалы для тиксоформирования, предлагаемые фирмой SAG
1.8. Коммерческий статус методов литья в твердожидком состоянии (SSM-технологии) в Японии
1.8.1. Производство суспензий с использованием перемешивания
1.8.2. Производство суспензий без перемешивания
1.8.3. Технологии формообразования
1.8.4. Общие принципы изготовления суспензии в NRC-процессе
1.9. Технические характеристики и экономика промышленного освоения процесса тиксоформирования
1.10. Цель и задачи исследования
Глава 2. Материалы, методы получения тиксозаготовок и методика
исследования качества структуры материала
2.1. Структурная эволюция и морфология частиц твердой фазы при
росте в расплаве
2.2. Самоорганизация недендритных форм кристаллов а-А1 фазы без интенсивного перемешивания и параметры процессов. Экспериментальные данные
2.3. Базовые принципы самоорганизации недендритных форм кристаллов.,97
2.4. Выбор метода получения заготовок с тиксоструктурой
и условия проведения экспериментальных исследований
2.5. Предварительные исследования условий литья тиксозаготовок
2.6. Предварительные оценки механических свойств
материала тиксозаготовки
2.7. Методика статистического анализа параметров структуры
и степени однородности тиксозаготовок
Глава 3. Оптимизация условий получения порционной заготовки
с тиксоструктурой
3.1. Исследование условий литья тиксозаготовок с использованием водоохлаждаемого лотка и ультразвуковой обработки струи металла
3.2. Повторный нагрев слитка
Глава 4. Исследование процесса тиксопрессования заготовок
с недендритной структурой из сплава А357 и композита на его основе
4.1. Экспериментальное исследование тиксопрессования детали «стакан». Особенности и условия формирования микро- и макроструктуры детали
4.2. Тиксопрессование детали «чашка пружины» автомобиля ВАЗ.
Условия формирования «композитной» структуры в фасонной детали
Общие выводы
Литература

Металлы были, являются и на ближайшую перспективу останутся основными материалами машиностроения. Однако существенные изменения претерпевают технологии производства фасонных заготовок [1]. Особенно ярко эта тенденция проявилась в массовом автомобилестроении. За рубежом автомобильный сектор машиностроения является лидером не только по производственным критериям: он также лидирует по законам,
ограничивающим нормы потребления и уровень защиты окружающей среды. В 1992 г. фирмой Мерседес-Бенц была организована конференция, названная «Сценарий-2002 г.», на которой прогнозировали, что к концу 90-х Европа будет потреблять, по крайней мере, на 50% более алюминия. Фактически с 1990 г. по 2000 г. доля алюминия в легковых автомобилях, производимых в Западной Европе, выросла с 50 до 100 кг на автомобиль [2]. Это означает, что средний годовой прирост на протяжении всего этого периода составил 5 кг на автомобиль, т.е. около 7% в год. Обращается внимание на то, что основная часть этого объема, - вторичный алюминий, что позволяет автомобильной промышленности Европы экономить энергию и исходные (первичные) материалы. Конкурирующие технологии, претендующие на новый рынок, показаны на рис.В.1 и В.2 [3].
Большая часть алюминиевых деталей, используемых в зарубежных автомобилях, производится литьем под давлением. ЛПД - наиболее производительный процесс получения фасонных заготовок с наименьшими вариациями стоимости. Высокая доля капитальных затрат на машины ЛПД компенсируется обычным для этой отрасли масштабом производства. Выигрыш в себестоимости сопровождается металлургическими достоинствами быстрого затвердевания сплава в металлической оснастке, что приводит к получению мелкозернистой структуры в отливке и однородным механическим свойствам материала. Существовавшая длительное время проблема пористости отливок решена за счет вакуумирования или

1.6. Дополнительный потенциал технологий тиксоформирования
Самой надежной современной информационной базой для выбора режимов реолитья и тиксоформирования фасонных деталей из конкретного промышленного сплава сегодня являются экспериментальные калориметрические кривые (ОЗС), фиксирующие все тонкие особенности изменения теплоемкости сплава в окрестности интервала ликвидус - солидус (рис.1.27). Такие зависимости все чаще используются для того, чтобы определить оптимальные условия проведения формообразующего этапа технологического процесса, т.е. интервал температур, наиболее пригодный для заполнения полости формы суспензией, и температуру начала подпрессовки [36]. Они позволяют установить точное значение интервала («е-б») затвердевания реального сплава, долю жидкой фазы в суспензии для каждой конкретной температуры, положение экстремумов тепловыделения или теплопоглощения при фазовых превращениях (точки g, {, Ь), скорость выделения твердой фазы б£;(Т)/бТ, т.е. определить теплофизические характеристики системы, но не могут содержать информации о реологических свойствах, т.е. о текучести суспензии.
Рис. 1.27. Теплосодержание сплава А357 в области твердожидкого состояния и выбор рабочих температур техпроцесса [35]