Українська   English
ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

В настоящее время алюминиевые сплавы получили широкое применение благодаря ценному для техники комплексу механических, физических, коррозионных свойств, высокой технологичности, а также благодаря значительным природным запасам алюминия. Повышение комплекса свойств промышленных алюминиевых сплавов является актуальной задачей. Сплавы алюминия находят широкое применение в быту, в строительстве и архитектуре, в автомобилестроении, в судостроении, авиационной и космической технике. В частности, из алюминиевого сплава был изготовлен первый искусственный спутник Земли. Сплав алюминия и циркония (Zr) – широко применяют в ядерном реакторостроении. Алюминий применяют в производстве взрывчатых веществ.

По масштабам применения алюминий и его сплавы занимают второе место после железа (Fe) и его сплавов. Широкое применение алюминия в различных областях техники и быта связано с совокупностью его физических, механических и химических свойств: малой плотностью, коррозионной стойкостью в атмосферном воздухе, высокой тепло- и электропроводностью, пластичностью и сравнительно высокой прочностью. Алюминий легко обрабатывается различными способами — ковкой, штамповкой, прокаткой и др. Чистый алюминий применяют для изготовления проволоки (электропроводность алюминия составляет 65, 5% от электропроводности меди, но алюминий более чем в три раза легче меди, поэтому алюминий часто заменяет медь в электротехнике) и фольги, используемой как упаковочный материал. Основная же часть выплавляемого алюминия расходуется на получение различных сплавов. На поверхности сплавов алюминия легко наносятся защитные и декоративные покрытия.

1. Актуальность темы

Магистерская работа посвящена актуальной научной задаче исследованию структуры и свойств сложных отливок для деталей холодильного оборудования из алюминиевых сплавов с целью повышения их надежности и долговечности.

2. Цель и задачи исследования, планируемые результаты

Целью данной работы является изучение структуры и свойств алюминиевых сплавов и изделий из них с целью усовершенствования существующих режимов термической обработки и разработки новых, режимов.

Основные задачи исследования:

  1. Анализ причин выхода из строя изделия «петля» на предприятии ПАО «НОРД».
  2. Исследование макроструктуры и микроструктуры готовой детали.
  3. Влияние термической обработки на изделие.

Объект исследования: изделие «петля» на предприятии ПАО «НОРД»

Предмет исследования: изучение структуры и свойств изделия «петля» с целью усовершенствования существующих режимов термической обработки и разработки новых, режимов.

В рамках магистерской работы планируется получение актуальных научных результатов по следующим направлениям:

  1. Установление соответствия размеров детали «петля» чертежным размерам.
  2. Выявление и описание недостатков чертежа.
  3. Проведение испытаний на прочность, изучение видов изломов и наличие дефектов в них.

Для экспериментальной оценки полученных теоретических результатов в качестве практических результатов планируется разработка упрочняющих режимов термической обработки для изделия «петля» на предприятии ПАО «НОРД»

  1. Изучение поверхности изделия на шероховатость и наличие дефектов.
  2. Исследование микроструктуры.
  3. Исследование влияния термической обработки на изделие.

3. Обзор исследований

Поскольку сейчас трудно найти отрасль промышленности, где бы ни использовался алюминий или его сплавы - от микроэлектроники до тяжёлой металлургии. Это обуславливается хорошими механическими качествами, лёгкостью, малой температурой плавления, что облегчает обработку, высоким внешними качествами, особенно после специальной обработки. Учитывая физические и химические свойства алюминия, его неисчерпаемое количество в земной коре, можно сказать, что алюминий - один из самых перспективных материалов будущего.

Возможность применения того или иного сплава в промышленности для массового или крупносерийного производства определяется, во-первых, его эксплуатационными свойствами (прочность, физические свойства, коррозионная стойкость), во-вторых, технологическими свойствами, то есть теми свойствами, которые обуславливают поведение сплава в процессе изготовления из него изделий. К технологическим свойствам относят литейные свойства, способность к обработке давлением, обрабатываемость резанием, свариваемость и другие. Нередки случаи, когда сплав с очень хорошими эксплуатационными свойствами не находит применения из-за плохих технологических свойств.

Для литейных сплавов значение технологических свойств особенно велико. Главные технологические свойства для них – литейные: 1) жидкотекучесть; 2) объемная и линейная усадка; 3) склонность к образованию горячих трещин; 4) склонность к образованию усадочной и газовой пористости; 5) склонность к ликвации.

Литейные свойства сплавов, которые не обрабатывают давлением и используют в конструкции в литом состоянии, определяют не только возможность получения изделия (фасонной отливки), но и качество этого изделия. Все дефекты литой структуры, зависящие от литейных свойств (усадочная или газовая пористость, ликвационная неоднородность состава, микротрещины), сохраняются в изделии.

В работах А.А. Бочвара и И.И. Новикова установленны четкие связи между литейными свойствами сплавов и характером взаимодействия компонентов в сплавах (типом диаграммы состояния). Большая часть литейных свойств зависит от эффективного температурного интервала кристаллизации сплава: чем больше интервал кристаллизации , тем меньше жидкотекучесть сплава, тем больше он склонен к образованию рассеянной усадочной пористости и горячих трещин.

В качестве литейных наиболее широко распространены сплавы на основе систем Al-Si (двойные или более сложные), для которых характерны малые температурные интервалы кристаллизации и очень хорошие литейные свойства. Для фасонного литья применяют также сплавы на основе систем Al-Cu, Al-Mg, Al-Cu-Mg, Al-Zn-Mg, Al-Cu-Mg-Ni и другие сложные сплавы, не отличающиеся в принципе от деформируемых, но часто с более высоким содержанием легирующих компонентов (меди, магния), тугоплавких добавок (титана, никеля) и примесей (железа). Однако эти сплавы значительно меньше распространены, чем Al-Si сплавы (силумины), в связи с их худшими литейными свойствами.

В литейных сплавах допустимое содержание неизбежных примесей, и, в частности, железа зависит от способа литья сплава. Железо образует в алюминиевых сплавах нерастворимые хрупкие интерметаллидные фазы. Величина частиц этих фаз и характер их распределения в отливке зависят от скорости охлаждения при кристаллизации. Чем выше скорость охлаждения, тем мельче эти частицы, тем более равномерно они распределены по объему отливки и тем меньше их отрицательное влияние на свойства (пластичность), поэтому при литье сплавов в металлический кокиль, а также при литье под давлением допускается более высокое содержание железа, чем при литье в земляную форму.

4. Исследование качества деталей сложной формы из алюминиевого сплава АК12М2 и совершенствование процесса их обработки.

Были исследованы детали "петля" из алюминиевых сплавов АК12М2 изображенные на рисунке 1.

Изделие петля из алюминиевых сплавов АК12М2

Рисунок 1 – Изделие "петля" из алюминиевых сплавов АК12М2.

В ходе выполнения работы была изучена поверхность образцов на наличие шероховатости, наличие пор, трещин. На повехности образцов были обнаружены дефекты:шероховатость, наличие пор. Также спомощью микроскопа были изучены изломы ушка "петли". Были обнаружены такие дефекты: небольшие трещины, поры. Излом имеет вид квази-излома. Это видно на рисунке 2.

Излом ушка петлиИзлом ушка петли 2

Рисунок 2 – Излом ушка петли.

При изучении размеров деталей и сравнении их с чертежом, было обнаружено несоответствие некоторых размеров изделия размерам на чертеже. Результаты размеро приведены в таблице 1.

Таблица 1- Размеры детали петля средняя.

№ образца l1, мм l2, мм l3, мм b1, мм b2, мм h1, мм h2, мм d1, мм d2, мм d3, мм
Чертеж 78,5 12 11 23 6,5 39 6,5 8,1 7,5 –
1 78,0 11,9 10,9 22,9 6,7 39,0 6,2 8,1 7,6 7,2
2 77,7 12,0 10,9 22,5 6,4 39,0 6,2 8,1 7,5 7,3
3 69,9 11,9 10,8 22,5 6,5 39,0 6,4 8,1 7,5 7,3
4 78,0 11,9 10,8 22,6 6,7 39,0 6,3 8,0 7,6 7,3
5 78,0 11,8 10,5 23,2 6,9 39,0 6,5 8,1 - 7,0
6 78,4 11,9 11,3 23,2 6,7 - 6,1 8,0 7,4 7,0
7 78,0 11,7 10,5 23,0 6,7 - 6,0 8,1 - 6,9

Из таблицы видно, что некоторые размеры изделия не соответствуют размерам чертежа. Это может быть связано с тем, что была проведена зачистка образцов от налипших частичек формы или неидеальными размерами формы.

Выводы

Были рассмотрены и изучены возможные причины выхода из строя изделия «петля» на предприятии ПАО «НОРД». Установлено несоответствие размеров изделия размерам чертежа, были обнаружены дефекты:шероховатость, наличие пор на поверхности детали, установлено, что излом имеет вид квази-излома, а также были обнаружены такие дефекты в изломе: небольшие трещины, поры. Поэтому, имеет смысл дальнейшее изучение объекта и влияние на термической обработки на улучшение структуры и свойств изделия "петля" из алюминиевого сплава АК12М2 с целью повышения надежности и долговечности.

Список источников

  1. Золоторевский В.С., Белов Н.А. Металловедение литейных алюминиевых сплавов - М.: МИСиС, 2005, 376 с.
  2. Колачев Б. А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. Учебник для вузов / Б. А. Колачев, В. И. Елагин, В. А. Ливанов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: «МИСИС», 1999. – 416с.
  3. Центральный металлический портал РФ [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://metallicheckiy-portal.ru/marki_metallov/alu/alyminii_liteinii
  4. ГОСТ 2138—91 - Пески формовочные. Общие технические условия. - Введ. 1993.01.01. – М.: Комитет стандартизации и метрологии СССР от 28.12.91, 2005. – 7 с.
  5. ГОСТ 3226—93 - Глины формовочные огнеупорные. Общие технические условия. - Введ. 1995-01-01. – Минск: Изд-во стандартов, 2001. – 6 с.
  6. Курдюмов А.В Производство отливок из сплавов цветных металлов. Учебник для вузов. / А.В. Курдюмов, М.В. Пикунов, В.М. Чурсин, Е.Л. Бибиков. — М.: Металлургия, 1986. — 416 с.
  7. ГОСТ 16237—70 - Формы металлические (кокили). Толщина стенок. - Введ. 1972-01-01. – М.: Издательство стандартов, 1983. – 24 с.
  8. Аристова Н.А. Термическая обработка литейных алюминиевых сплавов / Н.А. Аристова, И.Ф. Колобнев. - М.: Металлургия, 1977. — 144 с.
  9. ГОСТ 1583-93 - Сплавы алюминиевые литейные. Технические условия. – Введ. 1997-01-01. – Минск: Изд-во стандартов, 2003. – 29 с.
  10. Лахтин Ю. М. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений. — 3-е изд., перераб. и доп. / Ю. М. Лахтин, В. П. Леонтьева—М.: Машиностроение, 1990. — 528 с.