Введение к работе
-3-
Актуальность. Увеличение моторесурса двигателей внутреннего сгорания является одной из важных задач, стоящих сегодня перед машиностроителями. Улучшение физико-механических свойств и повышение эксплуатационных характеристик поршневых сплавов, значительную долю которых составляют заэвтектическпе силумины, может Сыть одним из путей ее решения.
Свойства силуминов могут быть значительно улучшены при правильном выборе технологий рафинирования, модифицирования и микролегирования. Несмотря на то, что этим вопросам посвящено большое количество исследований, существующие технологии плавки и обработки поршневых силуминов не позволяют получать поршни с необходимом уровнем эксплуатационных характеристик и основаны на использовании экологически вредных соединении.
Известно, что на свойства силуминов большое влияние оказывают газообразные и металлические примеси, попадающие-"В'сплаьц из іпіхтовкх материалов и образующиеся в процессе плавки... Воздействие примесей на микроструктуру заэвтектических силуминов до сих пор мало изучено, а имеющиеся сведения разноречива
Поэтому особый интерес представляет, изучение воздействия некоторых металлических и газовых примесей на. процесс.кристаллизации и микроструктуру зазвтектических силуминов, определение оптимальных составов модифицирующей и микролегирующей добавок для этих сплавов с учетом экологических характеристик предлагаемых соединений и разработка на зтой основе технологии плавки поршневих заэвтектических силуминов, позволяющей поен-
-4-снть их свойства и сократить длительность обработки расплавов.
Цель работы. Разработка экологически чистой технологии плавки поршневых заэвтектических силуминов с совмещением процессов рафинирования, модифицирования и микролегирования, обеспечивающей повышение эксплуатационных свойств поршней и снижение брака по газовым дефектам при их производстве.
Для достижения поставленной цели необходимо:
-
Исследовать влияние водорода, хлорсодержапщх соединений, кальция и иттрия на процесс кристаллизации и микроструктуру заэвтектических силуминов.
-
Предложить экологически чистый способ рафинирования заэвтектических силуминов.
-
Разработать состав эффективного модификатора и микроле-гирукщэй добавки для заэвтектических силуминов.
Научная новизна. Установлена зависимость переохлаждения бинарных заэвтектических силуминов (А1-18 масс. % Si) относительно температуры равновесного ликвидуса от. содержания примесей (кальций, фосфор, водород) и добавок (фосфор, иттрий).
Предложен механизм воздействия водорода и хлорсодержаших соединений (С^С^и AlClj) на процесс кристаллизации и микроструктуру заэвтектических силуминов.
Установлена зависимость влияния кальция на размер кристаллов первичного кремния в заэвтектических силуминах от его содержания в сплаве. Предложено ограничивать его содержание в поршневых заэвтектических силуминах 0,05 масс. %.
Разработан новый модификатор для заэвтектических силуминов и установлено соотношение между его составляющими.
-S3-
Предложен механизм, объясняющий повышение эффективности модифицирующего действия фосфора в присутствия иттрия, фтор-цирконата и фторбората калия.
Обнаружена ликвация кристаллов первичного кремния в мотоциклетных поршнях из заэвтектического силумина и предложен способ ее подавления.
Практическая значимость. Разработана перспективная технология внепечного совмещенного рафинирования, модифицирования и микролегирования поршневых эаэвтектических силуминов, позволяющая повысить свойства этих сплавов и снизить брак по газовой пористости при производстве поршней, а также сократить длительность обработки расплавов. Новая технология внедрена на заводе "Поршень" (Алма-Ата) с экономическим эффектом 8I0G77 руб. в ценах 1991 г.
Предложен и защищен авторским свидетельством СССР (а. с. Н 781223) новый эффективный комплексный модификатор для эаэвтек-' тических силуминов, обеспечивающий стабильное измельчение кристаллов первичного кремния. Замена им кодификатора, .содержащего Р2 S5ii СгС16, позволила значительно улучшить экологическую обстановку в литейном цехе Алма-Атинского завода "Поршень".
Предложена технология изготовления поршней, предусматривающая использование процесса ликвации кристаллов первичного кремния для повышения их концентрации на рабочей поверхности донной части поршня.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались
на:
- межотраслевой конференции "Управление технологическими
ироцессами литья и свойствами отливок" (г. Москва, FfflAT, 1900 г.);
семинаре "Технологические процессы и оборудование, обеспечивающие безопасность работы и экологическую чистоту г, литейном производстве" (г. Ижевск, 1990 г.);
VI республиканской научно-технической конференции "Неметаллические включения и газы в литейных сплавах'Чг. Запорожье, 1991 г.);
семинаре "Совершенствование технологии и оборудования в литейном производстве с целью улучшения условий труда и экологии окружающей среды" (г.Москва, 1991 г.);
III республиканской научно-технической конференции "Теория и технология производства отливок из сплавов цветнях металлов" (г.Владикавказ, 1991 г.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 7 статей и получено одно авторское свидетельство СССР (а. с. N 781223 "Модификатор для эаэвтектических силуминов").
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованных источников и приложений. Работа изложена на страницах машинописного текста, содержит ' таблиц и 7л2 рисунк . Ей блиографический список включает 21ь наименований.
