Закономерности формирования биметаллических отливок

• Автор: Тактуев, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 121 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ПРИМЕНЯЕМЫХ МЕХАНИЗМОВ СОЕДИНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ МЕТАЛЛОВ В ОДНОМ ИЗДЕЛИИ

1.1 Механическая связь.

1.2 Металлическая связь

1.3 Паянное соединение.

1.4 Выводы.

2. МЕХАНИЧЕСКОЕ СОЕДИНЕНИЕ РАЗНОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ В ОДНОМ ИЗДЕЛИИ

2.1. Постановка задачи по созданию надежного механического соединения разнородных металлов в одном изделии.
2.2. Выбор материалов и практическое опробование способов формирования пористой поверхности на чугунных отливках.

2.3. Практическая отработка способов формирования биметаллических отливок

2.4. Исследование механических и эксплуатационных свойств биметаллических отливок

2.4.1. Механические свойства
2.4.2. Испытания на жесткость.
2.4.3. Исследования теплофизических свойств и тепловой работы при термоциклировании
2.5. Выводы
3. ФОРМИРОВАНИЕ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ С ОБРАЗОВАНИЕМ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ СВЯЗИ.
3.1. Постановка задачи.
3.2. Моделирование тепловых процессов взаимодействия жидкого металла с армирующими элементами.
3.3. Экспериментальное исследование закономерностей формирования металлического соединения
3.3.1. Выбор материалов для армирования и методика проведения
экспериментов.
3.3.2. Анализ результатов экспериментальных работ
3.4. Исследование механических и эксплуатационных свойств биметаллических отливок с металлической связью
3.4.1. Изучение закономерностей износа биметаллических образцов с различными видами соединений
3.5. Выводы.
4. СОЕДИНЕНИЕ РАЗНОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ В ПРОЦЕССЕ ЛИТЬЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ СЛОЕВ
4.1. Постановка задачи по формированию соединения разнородных металлов в одном изделии с использованием промежуточных слоев.
4.2. Выбор материалов и способа нанесения промежуточных слоев.
4.4. Экспериментальное исследование закономерностей формирования соединения
4.4.1. Влияние температурных режимов на расплавление, растекание и смачивание твердой поверхности, формирование дефектов.
4.4.2. Формирование биметаллического изделия при литье.
4.5 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ПРИЛОЖЕНИЯ.
ВВЕДЕНИЕ


На основании анализа возможных механизмов формирования соединения армирующих элементов теоретически обосновать и практически исследовать технологические закономерности образования различных по характеру связей между вставками и заливаемым металлом. Установить теплофизические и физикохимические закономерности формирования механической, металлической и паянной связи в биметаллическом изделии. Исследовать возможности повышения качества прочности, глубины подплавления вставок, степени армирования соединений различного характера с целыо достижения максимального эффекта. Путем практических экспериментов оценить эффективность различных схем армирования, видов соединений во взаимосвязи с условиями эксплуатации конкретных изделий. При формировании биметаллических отливок одним из основных критериев оценки литья является способ а, соответственно, эксплуатационные и механические характеристики соединения разнородных материалов в одном изделии. На рис. Рис. Очевидно, что второй вариант наличие 5 этапа реализуем в том случае, когда материал вставки более тугоплавок, чем материал отливки или температуры их плавления близки. Как показано в ряде работ , , смачивание расплавом твердой поверхности формирование адгезионной связи в этом случае может произойти лишь при достижении на границе раздела фаз контактной температуры, равной температуре ликвидус расплава. Очевидно, что данный вариант формирования соединения трудно реализуем, т. Кроме того, не ясен вопрос выбора способов и качества предварительной подготовки поверхностей вставок для осуществления адгезионного взаимодействия железоуглеродистых сплавов, учитывая предельно высокие температуры контакта. При нормальных условиях заливки реализуется первый вариант, когда адгезионного взаимодействия не происходит этап 3. Соединение армирующих элементов с основным металлом может происходит только за счет усадочных процессов, т. При использовании для армирования элементов из более легкоплавких материалов по сравнению с основным заливаемым металлом, возможна реализация третьего варианта соединения наличие 4 этапа, т. В отличие от второго варианта, условие смачивания расплавом твердой поверхности в этом случае выполняется всегда, т. При рассмотрении адгезионных процессов в этом случае вполне можно пользоваться результатами, касающимися взаимодействия железоуглеродистых сплавов, имеющимися в литературе, по смачиванию и растеканию краевые углы смачивания расплавов по твердым поверхностям , . Наличие 6 этапа предполагает формирование металлической связи как за счет поверхностных контакт расплавов диффузионных процессов, так и за счет макропроцессов взаимоперемешивания и взаимопроникновения металлов. Из анализа существующих работ можно сделать вывод, что возможности образования металлической диффузионной связи имеют существенные ограничения 1, 2, поэтому на практике находят применение различные способы механического соединения защемления частей изделия в одно в процессе литья. Вопрос формирования надежного механического соединения особенно актуален при комбинировании металлов со значительно отличающимися теплофизическими свойствами, в частности, алюминий черные металлы, бронзовые вкладыши в подшипники скольжения и т. Для ряда изделий практическое применение нашел алфинпроцесс, заключающийся в предварительном погружении железоуглеродистой заготовки в расплав алюминиевого сплава с целью диффузии алюминия в поверхностные слои. После чего быстро производится заливка заготовки основной массой алюминиевого сплава для формирования диффузионной связи. Однако практические исследования показывают, что этот процесс отличается большой нестабильностью. Любые незначительные загрязнения поверхности заготовки препятствуют процессу алитирования, кроме того, при извлечении заготовки из ванны жидкого металла поверхность мгновенно окисляется, что при дальнейшей заливке алюминиевым сплавом приводит к дополнительной границе раздела. В практике многих предприятий используют создание чисто механической связи между разнородными металлами биметаллические цилиндры воздушного охлаждения, тормозные барабаны, элементы теплообменников и т. Для этого на поверхности заготовок из черных металлов создают крупную шероховатость с помощью дробеметов или путем напыления.