Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Тиксоформинг фасонных деталей из эвтектических и деформируемых алюминиевых сплавов Нго Тхань Бинь

Тиксоформинг фасонных деталей из эвтектических и деформируемых алюминиевых сплавов
<
Тиксоформинг фасонных деталей из эвтектических и деформируемых алюминиевых сплавов Тиксоформинг фасонных деталей из эвтектических и деформируемых алюминиевых сплавов Тиксоформинг фасонных деталей из эвтектических и деформируемых алюминиевых сплавов Тиксоформинг фасонных деталей из эвтектических и деформируемых алюминиевых сплавов Тиксоформинг фасонных деталей из эвтектических и деформируемых алюминиевых сплавов Тиксоформинг фасонных деталей из эвтектических и деформируемых алюминиевых сплавов Тиксоформинг фасонных деталей из эвтектических и деформируемых алюминиевых сплавов Тиксоформинг фасонных деталей из эвтектических и деформируемых алюминиевых сплавов Тиксоформинг фасонных деталей из эвтектических и деформируемых алюминиевых сплавов Тиксоформинг фасонных деталей из эвтектических и деформируемых алюминиевых сплавов Тиксоформинг фасонных деталей из эвтектических и деформируемых алюминиевых сплавов Тиксоформинг фасонных деталей из эвтектических и деформируемых алюминиевых сплавов
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Нго Тхань Бинь. Тиксоформинг фасонных деталей из эвтектических и деформируемых алюминиевых сплавов: диссертация ... кандидата технических наук: 05.16.09 / Нго Тхань Бинь;[Место защиты: Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана].- Москва, 2015.- 189 с.

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Литературный обзор 17

1.1. Переработка сплавов в твердожидком состоянии 26

1.1.1. Методы подготовки сплавов к тиксоформингу 26

1.1.1.1. Методы, основанные на перемешивании, и схемы устройств 28

1.1.1.2. Подготовка суспензий методом контролируемого зародышеобразования 35

1.1.1.3. Подготовка тиксозаготовок и суспензий другими методами 37

1.1.2. Преимущества обработки в твердожидком состоянии 39

1.2. Эволюция микроструктуры во время подготовки материала и процесс формообразования 40

1.2.1. Характеристика микроструктуры 40

1.2.2. Влияние условий подготовки суспензии на морфологию 46

1.2.2.1. Влияние на морфологию во время подготовки суспензии частичным затвердеванием 47

1.2.2.2. Влияние морфологии на вязкость суспензии 50

1.3. Реология твердожидких металлов 53

1.3.1. Поведение сплавов при низких долях твердой фазы (реотехнологии) .58

1.3.1.1. Методики экспериментов 58

1.3.1.2. Феноменология 61

1.3.2. Поведение сплавов с высокой долей твердой фазы (тиксотехнологии) 65

1.3.2.1. Методики эксперимента 65

1.3.2.2. Феноменология 67 Стр.

1.4. Физическое и компьютерное моделирование процесса формообразования .71

1.4.1. Общая характеристика условий работы поршня 71

1.4.2. Тиксоформуемость заготовок из поршневого сплава 73

1.5. Выводы по главе 1 86

ГЛАВА 2. Технологический процесс получения тиксозаготовок из алюминиевых эвтектического и деформируемых сплавов 88

2.1. Пригодность суспензии к тиксоформированию 93

2.2. Изготовление тиксозаготовок из литейного и деформируемых алюминиевого сплавов 98

2.3. Изучение макро-, микроструктуры и механических свойств тиксозаготовок109

2.3.1. Изучение макро-, микроструктуры и механических свойств

тиксозаготовок из деформируемого алюминиевого сплава В95 109

2.3.1.1. Изучение макро- и микроструктуры тиксозаготовок сплава В95 109

2.3.1.2. Прочностные характеристики материала тиксозаготовок из сплава В95 при испытании на растяжение 111

2.3.1.3. Микротвердость тиксозаготовок из сплава В95 1 2.3.2. Изучение макро-, микроструктуры и микротвердости тиксозаготовок из сплава В96Ц3 116

2.3.3. Изучение макро-, микроструктуры и микротвердости тиксозаготовок из сплава 1973 118

2.3.4. Изучение макро-, микроструктуры и микротвердости тиксозаготовок из сплава АК4-1 119

2.3.5. Изучение макро-, микроструктуры и микротвердости тиксозаготовок из сплава АЛ25 120 Стр.

2.4. Выводы по главе 2 122

ГЛАВА 3. Тиксопрессование модельных поршней из эвтектического литейного и деформируемых алюминиевых сплавов 124

3.1. Традиционные методы получения поршневых изделий 129

3.2. Тиксоформуемость заготовок из поршневого сплава АЛ25 132

3.3. Выбор условий прессования тиксозаготовок 1 3.3.1. Пресс и конструкция оснастки 135

3.3.2. Повторный нагрев тиксозаготовок и оснастки 136

3.3.3. Тиксопрессование модельных деталей 140

3.4. Выводы по главе 3 145

ГЛАВА 4. Структура и свойства поршней из сплава АЛ25 146

4.1. Макро- и микроструктура тиксопрессованных деталей из сплава АЛ25 146

4.2. Механические свойства и разрушение тиксопрессованного сплава АЛ25 в заготовке детали поршень ДРЦ-85 150

4.3. Оценка однородности свойств материала в сечении тиксопрессованной детали поршень КАМАЗ 7405 из сплава АЛ25 155

4.4. Выводы по главе 4 174

Общие выводы 175

Список литературы 177

Подготовка суспензий методом контролируемого зародышеобразования

«Тиксоформинг» – или переработка металлов в твердожидком состоянии -это придание металлу формы фасонного изделия с помощью специальной оснастки в диапазоне температур, составляющем часть интервала затвердевания сплава. Независимо от типа используемого сплава основу процесса тиксоформинга составляют три обязательные стадии: - подготовка порции металла с недендритной микроструктурой; - приведение порции металла в однородное твердожидкое состояние с заданной долей жидкой фазы; - придание данной порции металла требуемой максимально приближенной к геометрии изделия формы деформированием с помощью прессформы и специализированного пресса.

Тиксоформинг – это способ производства заготовок деталей, формообразование которых осуществляется в условиях, когда материал заготовки способен течь, как жидкость с низкой вязкостью. Этим тиксоформинг близок к способу ЛПД, и при коммерциализации чаще всего варианты способа реализуются на литейных машинах ЛПД. Как и в других литейных процессах, успех тиксоформинга измеряется способностью произвести детали, свободные от дефектов.

Однако при тиксоформинге это происходит не за счет выбора и управления скоростью затвердевания сплава, заполнившего литейную форму, что характерно для любого процесса литья и, в частности, для литья с кристаллизацией под давлением. При тиксоформинге успех достигается учетом реологических особенностей поведения подготовленного твердожидкого материала на стадии заполнения формообразующей полости, строится на управлении течением релаксирующего суспензированного металла на стадии формообразования под давлением, а скорость затвердевания устанавливается такой, чтобы формообразование завершалось при заданной доле жидкой фазы (Рис. В.1). Эти особенности зависят от схемы и параметров способа формовки, но предопределены предшествующей микроструктурой материала. Когда объемное пластическое течение формуемого металла описывается с учетом фактора Зинера-Холломона, т.е. с учетом влияния температуры и скорости деформации на сопротивление деформированию, тиксоформинг становится ближе к обработке металлов давлением, чем к литью с кристаллизацией под давлением [13]. Синергия междисциплинарного подхода позволила связать для литейного сплава А356 параметры рабочего окна процесса тиксоформинга с предельно высокими гарантируемыми свойствами штампуемой фасонной детали [12-13].

Исходная микроструктура материала в твердожидком состоянии предопределена составом сплава и историей его подготовки, но зависит и от последовательности и метода нагрева, от интенсивности стадий нагрева, продолжительности выдержки и т.д. На некоторых промышленных алюминиевых сплавах изучено влияние таких параметров процесса, как скорость формования, температуры заготовки и прессформы (штампа), оказывающих большое влияние на результат тиксоформинга. Установлено, что они могут заметно повлиять на теплообмен между заготовкой и формой, но оказывают воздействие на микроструктуру лишь частично: могут изменить долю жидкой фазы, вязкость и ее консистенцию и т.д., и поэтому влияют на механические свойства деталей [22].

Известно также, что поведение материала заготовки в твердожидком состоянии зависит не только от объемной доли свободной жидкой фазы, но и от размера, формы и распределения зерен (гранул). До настоящего времени влияние формовочного процесса на микроструктуру и механические свойства тиксоформуемых фасонных заготовок все еще до конца не понято из-за сложной реологии материалов с такой уникальной микроструктурой.

Считается, что для тиксоформинга наиболее подходят сплавы, у которых рабочее окно процесса укладывается в 20 С (при интервале затвердевания сплава 100 - 150 С). По литературным данным при заполнении формообразующей полости в зависимости от геометрии детали и типа сплава скорость течения металла может изменяться от 50 до 2000 мм/с. При этом, в зависимости от степени стеснения течения, температуры и скорости деформирования структура суспензированной среды может сохраняться или изменяться. Сохранение исходной структуры твердожидкой среды в объеме фасонной заготовки детали приводит к высокому качеству изделия. Изменение структуры твердожидкой среды в процессе заполнения формы может приводить как к неблагоприятным (ликвация), так и к благоприятным (формирование волокнистой структуры и повышение механических характеристик материала) последствиям. Поскольку в процессе заполнения формы металл непрерывно охлаждается, а жидкая фаза суспензии, кристаллизуясь, уменьшает свою долю в объеме заготовки, возможно, образование усадочной объемной и зернограничной (щелевой) пористости. Этот риск особенно велик при объемном затвердевании широкоинтервальных деформируемых алюминиевых сплавов, почти не имеющих собственной равновесной эвтектики. Избежать образования пористости позволяют сдвиги по границам зерен при повышении давления прессования на 100 - 200 МПа. Длительность приложения повышенного давления зависит от сложности геометрии детали, но обычно всегда больше, чем время, требуемое для завершения затвердевания жидкой фазы суспензии.

Для операций холодного и горячего формования обычно используют составы с 0 – 1,5 вес.% Si, такие как сплавы AA6061 (Al - 1 вес.% Mg – 0,6 вес.% Si – 0,6 вес.% Fe) и AA6063 (Al – 0,7 вес.% Mg – 0,45 вес.% Si – 0,25 вес.% Fe), российский аналог - сплав АД33, которые проходят через полное или частичное растворение кремния и других компонентов, сохранившихся в структуре -Al фазы. Составы, близкие к эвтектическому содержанию Si в 12,53 вес.% , такие как A336 (Al - 12 вес.% Si – 1,0 вес.% Mg – 0,9 вес.% Fe) или A339 (Al - 12 вес.% Si – 2,5 вес.% Cu – 1,2 вес.% Mg – 0,9 вес.% Fe), близкий по составу (за исключением Ni) к сплаву АЛ25, обычны для литейных процессов.

Частичное затвердевание (при реолитье) сплавов с содержанием Si ниже 1,5 вес.%, так же как частичное расплавление (для тиксоформинга), приведет к узкому интервалу температур обработки и возможным затруднениям в управлении процессом. Поскольку и реолитье, и процессы тиксоформинга осуществляются в интервале твердожидкого состояния сплавов независимо от типа используемого сплава, крайне важно определить количества (доли) твердых и жидких фракций (f$ и/ь), которые присутствуют при данной температуре, чтобы гарантировать надлежащий контроль за процессом. Фактически разработка и/или выбор специального сплава для этих производственных процессов зависит от понимания того, как в нем происходит переход «жидкость -» твердая фаза».

Чтобы составить карту этого перехода, в специализированной литературе рассматривается несколько методов, от простого правила рычага до программного обеспечения CALPHAD, такие как FactSage, MTDATA, PANDAT, и программное обеспечение inermo-Calc .

В правиле рычага предполагается, что fs + fL=l, а начальный состав данного сплава (Со) остается постоянным во время процесса затвердевания; следовательно, C0=CL(l-fs) + Csfs, где CL и CS представляют составы жидкой и твердой фаз, соответственно. Поэтому, количество твердой фазы при любой заданной температуре будет вычислено по классической формуле

Изготовление тиксозаготовок из литейного и деформируемых алюминиевого сплавов

Чаще всего конструкции выбираемых для тиксоформинга поршней спроектированы для прямого контакта головки поршня и продуктов сгорания (Рис. 1.44). Рассчитанные для таких условий эксплуатации температурные поля в алюминиевом поршне дизеля и бензинового двигателя представлены на Рис. 1.45 [84]. В обоих случаях максимальный уровень рабочих температур превышает 300 С, что требует выбора наиболее жаропрочного сплава. В большинстве случаев такие поршни изготавливают из литейных сплавов с содержанием кремния от 7 % до 27 %. Объектом численного и физического моделирования в этом случае становятся сплавы типа А356, А390, однако в России самыми распространенными поршневыми сплавами являются сплавы АЛ25 и АЛ30.

Температурные поля в алюминиевом поршне дизельного (слева) и бензинового (справа) двигателя внутреннего сгорания [84] Тиксоформинг получил развитие в результате изучения особенностей течения металлических суспензий с тиксотропными свойствами. Если подобную заготовку разместить в пресстакане машины литья под давлением или в штампе, то действие сдвигов во время запрессовки заставляет металлическую суспензию размягчаться до такой степени, чтобы позволить без дефектов заполнить формообразующую полость (потолок допускаемых вязкостей 106 - 109 Па.с для сплава А356 при fS=0,5, (см. Рис. 1.32), минимум - 100 Па.с). Индивидуальные особенности каждого сплава проявляются в виде набора параметров, определяющих тиксоформуемость подготовленного материала.

Тиксоформуемость заготовок из поршневого сплава

Выше отмечено, что определение максимального напряжения переходного процесса и напряжения установившегося течения для конкретного фидстока – это фундаментальная научно-техническая проблема технологий тиксоформинга. В Таблице 1.1 сложность проблемы представлена уравнением (1.18), которое в литературе получило название уравнение «Хершеля–Балкли + тиксотропия»: чШ+кШ-г где tM - время релаксации, основной параметр, с помощью которого эффект тиксотропии и переходной процесс разжижения тиксозаготовки вводится в пакет, моделирующий течение. В [13] для тиксозаготовки из сплава АК7, изготовленной в МГТУ им. Н.Э. Баумана методом водоохлаждаемого желоба, 1/tM = 1 c-1.

Характеризуя кажущуюся вязкость подготовленной суспензии, конститутивное уравнение (1.14) часто записывают в форме, также называемой «Хершель–Балкли + тиксотропия» [78]: где хс - предел текучести материала в момент начала прессования заготовки, зависящий не только от доли твердой фазы, но и от скорости сдвига. Практическая реализация эффекта тиксотропии зависит от времени релаксации твердожидкого металла и уровня установившейся вязкости (см. Рис. 1.38), т.е. от того, с каким сплавом, каким образом осуществляется и способна ли повлиять на качество формируемой структуры детали и на прочностные характеристики сплава схема тиксоформинга. Наглядное представление о напряженно-деформированном состоянии изменяющегося во времени и релаксирующего материала, о факторах, влияющих на время релаксации tM, дает Рис. 1.46, представляющий поведение магниевого сплава AZ31 при горячей объемной деформации с различными скоростями. Такой тип поведения сплава обычно описывают зависимостью, называемой моделью Зинера-Холомона, также используемой для моделирования течения тиксотропных суспензий [13]:

В данную формулу включена и температурная зависимость вязкости от скорости деформации (в форме Аррениуса, последний сомножитель произведения). Представленная на рисунке схема отражает влияние на tМ. доли твердой фазы, теплообмена заготовки и формы, силы прессования и их взаимодействий на основную характеристику разжижения.

Использование названных уравнений для моделирования поведения суспензий в процессе тиксоформинга требует знания экспериментально определяемых констант материала. Чаще всего, как показано выше, требуемые константы материала определяют прямым измерением вязкости изучаемой тиксозаготовки в условиях сдвиговой деформации в предполагаемом технологическом окне тиксоформинга. Для сплава А356 такие зависимости определены [4, 20]; их вид представлен на Рис. 1.47. Важно подчеркнуть, что значения вязкости достаточно точно установлены для больших скоростей сдвига (10 - 4000 с ), где вязкость установившегося течения изменяется в диапазоне от единиц до нескольких десятков Па.с. Гораздо менее достоверными даже для изученного сплава А356 являются значения вязкостей при высоких долях твердой фазы и скоростях сдвига 10 - 10 с (вязкость до 10 Па.с), когда на стадии формообразования и должен проявить себя эффект тиксотропии. По этой причине выбор схемы тиксоформинга, особенно для слабо изученной тиксозаготовки, до настоящего времени несет в себе признаки метода проб и ошибок.

Тиксоформуемость заготовок из поршневого сплава АЛ25

Используемую технологическую цепочку можно отнести к схемам теплового разрушения дендритов, образующих твердую корочку (Рис. 2.13) на водоохлаждаемом желобе и там же размываемых потоком слегка перегретого металла. Частично расплавляя осколки дендритов, поток переносит готовые зародыши высокого качества в тонкостенный стакан, где организуется их согласованное кооперативное движение, а медленный отвод тепла от стакана способствует объемному затвердеванию и формированию суспензии с глобулярными частицами твердой фазы. Вся необходимая информация о структуре материала в момент завершения первой (Рис. 2.15 а, в - е) или второй (Рис. 2.15 б) стадий процесса может быть получена современными компьютерными методами анализа изображений.

Условия получения тиксозаготовок из высокопрочного сплава В Тип заготовки Диаметр заготовки, мм Материалстакана(контейнера) Смазка Цилиндрическая 043 титан Дисульфидмолибдена(MoS2) Цилиндрическая 050 сталь Цилиндрическая 065 титан Кольцевая 0внеш= 96, 0внут= 40 сталь Исследование полученных фидстоков на тиксоформуемость проводили на модельной детали «поршень» трех типоразмеров (см. следующую главу).

Для прессования больших модельных поршней были изготовлены серии цилиндрических тиксозаготовок 96 мм, Н300 мм (масса 6 кг) из сплавов АЛ25, АК4-1 и В96Ц3. На Рис. 2.19 представлены цилиндрические тиксозаготовки

Для изучения факторов, влияющих на зародышеобразование и структуру получаемой суспензии (угол наклона желоба, скорость течения металла по желобе и перегрев металла в момент его попадания на желоб) ранее в МГТУ им. Н.Э. Баумана были изучены тепловые условия охлаждения металла на желобе и проведена оптимизация условий литья [83] по этим параметрам заготовок из сплава АК7. Аналогичные условия литья использованы в данной работе.

Изучение макро- и микроструктуры тиксозаготовок сплава В95 Схема разрезки заготовки для исследований Для оценки параметров структуры заготовок в литом состоянии были выбраны 3 зоны в поперечном сечении заготовки (центр слитка, середина радиуса, периферия слитка) и 3 зоны по высоте (схема 9 точек). Схема разрезки заготовки для исследований показана на Рис. 2.20. Типичные микроструктуры тиксозаготовок представлены на Рис. 2.21. Результаты измерения исследуемых параметров микроструктуры из высокопрочного алюминиевого сплава В95 приведены в Таблице 2.5. Общим принципиальным отличием структур полученных тиксозаготовок из деформируемых сплавов является малая доля эвтектической составляющей, что не позволяет корректно оценить степень скелетизации кристаллов твердой фазы в заготовках из исследованных сплавов.

Для оценки качества полученных тиксозаготовок проведен металлографический анализ микроструктуры на специально подготовленных образцах – шлифах на оптическом микроскопе Neophot-21 с использованием компьютерных программ анализа изображений (KS-Lite 2.0 - Kontron Elektronik GmbH, NEXSYS ImageExpert Pro 3 и система анализа изображений SIAMS 700).

Микроструктуры тиксозаготовки 50 мм из сплава В95, залитой в стальной стакан и разрезанной по показанной выше схеме, представлены на Рис. 2.22.

Измеренные параметры гранулированных кристаллов для всех типов заготовок представлены и обобщены в Таблице 2.5. Таким образом, экспериментально подтверждено, что в заготовках получена структура, по определяющим параметрам позволяющая рассчитывать на проявление эффекта тиксотропии. Ее особенность состоит в том, что зерна твердой фазы имеют глобулярную (не дендритную) морфологию, их средний эквивалентный диаметр находится в диапазоне от 66,7 до 97,4 мкм, а фактор формы – в интервале от 0,81 до 0,88 .

Исследование механических свойств тиксозаготовок проводилось в литом и термообработанном состоянии на образцах по ГОСТ 1497-84 (тип III), вырезанных из цилиндрической заготовки диаметром 43 мм, отлитой из деформируемого алюминиевого сплава В95. Диаметр рабочей части цилиндрических образцов 6 мм. Схема разрезки слитка и тип образцов для механических испытаний представлены на Рис. 2.23.

Оценка однородности свойств материала в сечении тиксопрессованной детали поршень КАМАЗ 7405 из сплава АЛ25

Для оценки качества полученных тиксопрессованных поршней проведен сравнительный металлографический анализ структур и изучены механические свойства материала изделий. Структуры деталей изучали на микроскопах Neophot 21, OPTIKA B-1000 MET и Olympus SZX 7 с использованием компьютерных программ анализа изображений. Сравниваемые структуры литых деталей из сплава АЛ25 взяты из доступных литературных источников.

Типичные для литого состояния микроструктуры сплава АЛ25, переработанного различными методами, представлены на Рис. 4.1 [9]. Они содержат первичные дендриты -Аl и относительно дисперсную алюминиево-кремниевую (многофазную) эвтектику при сравнительно небольшом количестве других элементов в литой макроструктуре. В кокильных отливках при большом увеличении хорошо видны первичные кристаллы фазы Al15(FeMn)3Si2 - (m). В отливках, изготовленных литьем в землю, наблюдалось вызванное замедленным затвердеванием огрубление общей структуры и изменение формы кристаллов фазы m.

Макроструктура прессованных заготовок поршней ДРЦ-85 сплава АЛ25 (до и после ТО) представлена на Рис. 4.2. Распределение и морфологические особенности фаз отражают признаки деформирующего течения, вызванного внедрением пуансона в тиксозаготовку. Установлено, что на всех изученных образцах отсутствуют газо-усадочные дефекты, возникавшие при прямом прессовании в работе [20], и какие-либо иные поры, размер, количество и распределение которых регламентируется ГОСТ 1583-93 «Сплавы алюминиевые литейные. Технические условия».

Макроструктура тиксопрессованной заготовки детали поршень ДРЦ-85 из сплава АЛ25: а – до ТО; б – после ТО Микроструктуры тиксопрессованных заготовок в «сыром» (до ТО) состоянии при различных увеличениях представлены на Рис. 4.3 – 4.4. Первичные зерна -алюминиевой фазы принципиально отличаются от структур, получаемых традиционными методами (см. Рис. 4.1) тем, что не имеют дендритного строения. Не обнаруживаются фазы, имеющие игольчатую и скелетную морфологию. Мелкие близкие к равноосным кристаллы первичной кремниевой фазы и эвтектические включения равномерно распределены вдоль границ зерен -алюминиевой фазы.

Микроструктура тиксопрессованной заготовки детали поршень КАМАЗ 7405 из сплава АЛ25 после ТО Микроструктуры прессованных заготовок после ТО (Т6 (закалка 6 ч при 515 С и старение 8 ч при 200 С)) представлены на Рис. 4.5 – 4.6. Благодаря дисперсности исходной эвтектики в тиксопрессованных изделиях в сплаве после ТО заметно протекает сфероидизация Si-фазы. Все перечисленные особенности микроструктуры тиксопрессованной детали должны благоприятно отразиться на механических свойствах сплава.

Механические свойства и разрушение тиксопрессованного сплава АЛ25 в заготовке детали поршень ДРЦ-85 Механические испытания проводились в «лаборатории разрушающих видов испытаний МГУПИ – КАСКАД» на установке УТС 101 (Рис. 4.7).

Испытательная машина УТС-101 Схема вырезки образцов для испытания на растяжение и места измерения микротвердости показаны на Рис. 4.8. Результаты испытания образцов из тиксопрессованной заготовки детали поршень ДРЦ-85 на растяжение по ГОСТ 1497-84 приведены в Таблице 4.1. Кривая деформирования образца № 5 показана на Рис. 4.9.

Дополнительно на шлифах проводили измерения микротвердости (HV0.01) по Виккерсу. Измерения выполнены на автоматическом микротвердомере «DuraScan 20» при нагрузке 10 г в течение 10 секунд. Установлено, что микротвердость тиксопрессованной детали после термообработки по режиму Т6 изменяется в интервале 135-163 HV (Рис. 4.10).

Кривая деформирования образца № 5 Таблица 4.1. Результаты испытания образцов из тиксопрессованной заготовки детали поршень ДРЦ-85 на растяжение по ГОСТ 1497- Номеробразца Скоростьиспытания Диаметр. мм Рабочаядлинаобразца,мм Расчетная длинаобразца, мм Fmax, Fp,H MM МПа МПа % Установлено, что твердость сплава АЛ25 в тиксопрессованной детали значительно превышает твердость сплава того же состава, достигаемую в других способах формообразования (см. таблицу 4.2), делая этот сплав особо перспективным для промышленного изготовления поршней.

Твердость по Виккерсу по высоте тиксозаготовки и тиксопрессованной детали поршень ДРЦ-85 из сплава АЛ25 На Рис. 4.11 - 4.14 показаны микроструктуры в зоне разрушения и фрактография поверхностей разрушения, где видны пути распространения магистральной трещины после испытания на растяжение в образцах, изготовленных различными методами из сплавов близких составов: зарубежного 336.0 и АЛ25. Легко заметить, что тиксопрессование приводит к значительному росту прочности связи по границам -твердого раствора и эвтектики, способствуя пластической деформации зерен -твердого раствора вблизи поверхности разрушения и появлению площадки текучести (см. Рис. 4.9).

Для оценки однородности свойств крупногабаритного разностенного тиксопрессованного изделия измерено и проанализировано распределение макротвердостей по различным сечениям термообработанной по режиму Т6 детали. Из четверти поршня КАМАЗ 7405 выделяли 5 сечений по высоте поршня для измерения твердости (см. Рис. 4.15) на различных расстояниях Н от верхней поверхности заготовки поршня; соответственно Н = 20, 40, 60, 125 и 140 мм. Дополнительно в тонком и массивном продольных сечениях детали вырезали пластины толщиной 5 мм. В продольных темплетах термообработке подвергнуты в тонкостенном сечении участки с номерами 9 – 14 (см. Рис. 4.16), а в массивном сечении - все участки с четными номерами (см. Рис. 4.17). Все измерения твердости по Виккерсу (HV1) проводили с нагрузкой 1 кг в течение 10 с.