Методика приготовления сплава

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Использованные материалы и оборудование

2. Методика приготовления сплава

3. Методика проведения термического анализа

4. Методика получения образцов способом непрерывного литья вверх

5. Методика изготовления шлифов

6. Методика травления шлифов

7. Методика получения фотографий микро- и макроструктур

1. Использованные материалы и оборудование

Для данной работы были использованы следующие материалы и оборудование. Для приготовления сплава использовалась шихта, состоящая из отходов собственного производства в виде слитков, чушек МФ10 (ГОСТ 4515-93), меди (ГОСТ 859-78) и олова. Для приготовления расплава использовалась печь сопротивления тигельного типа вместимостью 300 кг. Температура расплава измерялась с помощью хромель-алюмелевой термопары диаметром 3 мм с графитовым наконечником.

Для термического анализа использовался Термпокомплекс, состоящий из муфельной печи с 5-ти марковым тиглем, дно которого с помощью пневматического привода опускается вниз для заливки металла в тигель и крышки с термопарой диаметром 2 мм посередине. Для получения прутков литьем вверх использовалась установка УЛВ2 непрерывного действия, состоящая из кристаллизатора трубчатого типа, обогреваемого металлоприемника, тянущей клети (состоящей из приводного вала и прижимных роликов), гидравлических ножниц и гидростанции.

Для получения шлифов использовались отрезанные образцы, круглая цинковая оправа, Протокрил-М - самотвердеющая пластмасса, наждачная бумага и полировальный круг. Для травления использовали следующий реактив 10 мл (NH4)2S2O8; 50 мл H2O. И для получения микроструктур был использован микроскоп ZEISS Observer.D1 m. с камерой, которая была подключена в компьютер. сплав термический химический

2. Методика приготовления сплава

Для приготовления расплава П14 использовалась печь сопротивления тигельного типа вместимостью 300 кг. Перед загрузкой шихты в печь, на программе Excel велся расчет шихтовых материалов. После нагрева печи до температуры 1050 0С производили загрузку шихты в следующем порядке:

- отходы собственного производства в виде слитков;

- чушки МФ10 (ГОСТ 4515-93);

- медь (ГОСТ 859-78 в гранулах, порционно, после полного расплавления МФ10;

- снятие шлаков и введение олова.

По расплавлению всех компонентов выставляли температуру на печи 950 0С и замеряли температуру расплава с помощью хромель-алюмелевой термопары диаметром 3 мм с графитовым наконечником. Температура расплава должна была быть в пределах температур 820-850 0С. Для компенсации угара разработаны организационные мероприятия по дошихтовки расплава лигатурой МФ10. Процесс литья не начинается, до тех пор, пока не пройдет термический анализ на термокомплексе.

3. Методика проведения термического анализа

Термпокомплекс представляет собой муфельную печь с 5-ти марковым тиглем, дно которого с помощью пневматического привода опускается вниз для заливки металла в тигель и крышки с термопарой диаметром 2 мм посередине.

Перед заливкой расплава в тигель термокомплекса, термпокомплекс нагревают до температуры 800-820 0С. По достижению температуры металл из печи сопротивления с помощью черпака заливали в тигель термокомплекса и выключали нагрев печи. Термопара снимала показания температур и отображала на мониторе компьютера в программе Termo. После того, как температура опустилась до температуры 680 0С, по кривым охлаждения находили температуру ликвидуса и солидуса.

В таблице 1 приведены температуры ликвидуса и солидуса двух сплавов доэвтектического (7,7%P) и заэвтектического (8,7%P) . Если, температура находится в этом интервале, процесс литья можно начинать, в противном случае производят дошихтовку медью или МФ10. Результаты измерений угара фосфора приведены в соответствующем пункте.

Таблица 7 - Температуры ликвидуса и солидуса медно-фосфорных сплавов

4. Методика получения образцов способом непрерывного литья вверх

Способом получения прутков из высокотемпературных припоев является метод подачи расплава в кристаллизатор с графитовой втулкой под действием гидростатического давления, с дальнейшей вытяжкой прутка готовой продукции.

Для реализации технологии литья вверх использовали установку УЛВ2 непрерывного действия, на которой изготавливались прутки диаметром 6 мм. Управление основными узлами установки осуществляется при помощи программируемого реле. Установка состоит из следующих основных элементов:

- одного независимого кристаллизатора трубчатого типа, закрепленного на подъемном устройстве;

- обогреваемого металлоприемника;

- тянущей клети, состоящей из приводного вала и прижимных роликов;

- гидравлических ножниц и гидростанции;

Внешний вид установки показан на рисунке 1

Внешний вид экспериментальной установки непрерывного литья вверх проволоки и прутков диаметром менее 10 мм.

Рисунок 1- Внешний вид экспериментальной установки непрерывного литья вверх прутков

Наглядная схема представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Схема экспериментальной установки непрерывного литья вверх прутков: 1- кристаллизатор; 2 - тигель с расплавом; 3 - муфельная печь сопротивления; 4 - тянущее устройство; 5 - устройство подъема и опускания кристаллизатора; 6 - гидравлические ножницы; 7 - рама

Из печи сопротивления вместимостью 300 кг расплав наливали в тигель (2). Затем с помощью регулятора (5) опускали кристаллизатор в расплав, до уровня, представленного на рисунке 2. После прогрева графитовой втулки, в кристаллизатор (1) вставляли специальную затравку. Подавая давление на ролик, прижимали затравку к валу (4), который крутится благодаря редуктору. Расплав под действия давления затекает во втулку и соединяется с затравкой. Установку запускали после того, как вся вода, оставшаяся в кристаллизаторе, не выйдет в виде пара из шланга, с помощью панель управления. Как только затравка вышла на уровень гидро - ножа (6) запускается обрубка.

Кристаллизатор (показан на рис.3), представляет собой медный водоохлаждаемый кессон трубчатого типа, в нижнюю часть которого вмонтирована графитовая рубашка. Нижняя часть кристаллизатора, для предотвращения контакта с расплавом, защищается огнеупорным куполообразным чехлом.

Рисунок 3 - Кристаллизатор для непрерывного литья вверх: принципиальная схема литья: 1 - расплав; 2 - графитовая рубашка; 3 - медный корпус; 4 - охлаждающая вода; 5 - огнеупорный чехол; 6 - двухфазная зона в затвердевающей заготовке; 7 сформировавшаяся заготовка

Процесс вытяжки прутков осуществлялся в пошаговом режиме. В нашем случае режим вытяжки был 0,4 с шаг и 2,2 с пауза. Средняя производительность процесса на одном ручье составляет от 7 до 8 кг/ч, выход годного не ниже 98%.

5. Методика изготовления шлифов

Из двух прутков, диаметром 6 мм, показанных на рисунке 4 (доэвтектического и заэвтектического) изготавливались образцы: один продольный, чтобы попало 2 шага вытяжки и два поперечных (один отпиливался на обрыве) для каждого прутка. Прутки распиливали с помощью ножовки.

Рисунок 4 - Прутки, изготовленные непрерывным литьем вверх: а) доэвтектический; б) заэвтектический

Отпиленные образцы помещали в специальную оправу, куда заливали Протокрил-М - самотвердеющая пластмасса, используемая для изготовления зубных протезов.

Заливку производили следующим образом: на керамическую пластину устанавливали круглую оправу и внутрь оправы помещали один продольный и два поперечных образца, таким образом, чтобы подготавливаемая поверхность опиралась на пластину. Затем жидкую массу заливали в оправу с достаточно плотным заполнением.

После получения приблизительно плоской поверхности образец шлифовали наждачной бумагой. Сначала образцы шлифовались на вращающемся круге, на который была наклеена наждачная бумага с крупным зерном абразива, а потом на столе с более мелким зерном. Направление движения образца по наждачной бумаге или положение образца относительно направления круга при смене сорта бумаги изменяли на 90° для лучшего удаления гребешков и рисок, созданных предыдущим шлифованием.

Механическим полированием удаляли оставшиеся после шлифования мелкие риски. Производили на вращающемся круге с натянутым или наклеенным полировальным материалом (фетр, бархат, тонкое сукно), на который непрерывно или периодически наносили абразивное вещество с частицами очень малых размеров (оксид хрома, оксид алюминия, оксид железа и т. д.). Эти абразивные вещества предварительно взмучивают в воде, а затем поливают ими круг.

Полировальный круг должен быть влажным, а нажатие образца на круг незначительным. Скорость вращения круга диаметром 250 мм должна быть 400-600 об/мин.

Полирование считается законченным, когда поверхность образца приобретает зеркальный блеск и даже под микроскопом не видны риски или царапины.

После полирования микрошлиф промывали водой и просушивали фильтровальной бумагой.

6. Методика травления шлифов

Готовый шлиф подвергали травлению. Для травления шлифов применяют различные реактивы. В нашем случае использовались:[10 мл (NH4)2S2O8; 50 мл H2O].

Микрошлиф погружали полированной поверхностью в реактив и через некоторое время (продолжительность травления зависит от состава изучаемого сплава и состава раствора и легко устанавливается экспериментально) вынимают; если полированная поверхность шлифа становится при этом слегка матовой, травление считают законченным, и шлиф промывают водой; после этого высушивают шлиф спиртом, аккуратно прикладывая к нему лист фильтровальной бумаги.

Если же за время выдержки поверхность шлифа сохраняет блестящий вид или структура сплава не выявляется отчетливо, микрошлиф вновь погружают и выдерживают в реактиве. Полученные микрошлифы изображены на рисунке 5.

Рисунок 5 - Готовые микрошлифы: а) доэвтектические; б) заэвтектические

7. Методика получения фотографий микро- и макроструктур

Исследования микроструктур проводились с помощью микроскопа ZEISS Observer.D1 m. Камера была подключена к ПК, на котором установлено программное обеспечение Scope Photo и Thixomet Pro. Фотографии макроструктур были получены при помощи цифровой фотокамеры при увеличениях х25 и x200.

Для всех поперечных шлифов были сделаны фотографии в центре и с краю. Для всех продольных шлифов были сделаны фотографии в середине ближе к краю, в самом центре и ближе к концу по длине. Фотографии были сделаны для дальнейшего расчета среднего значения дендритной ячейки в программе Sizer.

Размещено на Allbest.ru