Естественные и технические науки, № 1, 2007
Филимонов А.В., кандидат технических наук, докторант Московского авиационного института
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СКЛОННОСТИ К ОБРАЗОВАНИЮ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ В СЛИТКАХ И ОТЛИВКАХ ПО ИСХОДНЫМ СВОЙСТВАМ СПЛАВА
Механические свойства литого металла определяются химическим составом сплава и его кристаллической структурой. При этом, однако, предполагается, что сам металл является достаточно чистым по неметаллическим включениям.
Получение металла, свободного от неметаллических включений, - одна из основных задач литейного производства как металлургического передела. Наличие подобных включений в металле самым отрицательным образом сказывается на его механических и служебных свойствах.
При разработке технологии литья из новых или ранее не использовавшихся в данном производстве сплавов необходимо располагать сведениями по склонности данного сплава к образованию неметаллических включений с тем, чтобы выбрать оптимальные параметры процесса плавки и, если необходимо, подобрать наиболее эффективный способ рафинирования. При этом наличие экспрессной оценки склонности сплава к образованию неметаллических включений позволило бы в большинстве случаев отказаться от проведения специальных (как правило, дорогостоящих) предварительных экспериментов.
В настоящей работе сделана попытка на основе обработки литературных данных построить обобщенную зависимость, используя которую по исходным свойствам сплава можно было бы прогнозировать склонность сплава к образованию в отливках и слитках неметаллических включений.
Анализ литейных процессов, происходящих в жидком металле при изготовлении отливок и слитков, показывает, что критерий склонности сплава к образованию неметаллических включений Кнв является функцией:
Кн.в = f (I сь |р-рн.в
где: I0 - средство к кислороду (количество кислорода, соединяющегося с 10 г сплава);
|р-рн.в| - разница плотности неметаллических (оксидных) включений и плотности сплава;
П - коэффициент динамической вязкости;
X - коэффициент теплопроводности;
АТкр - температурный интервал затвердевания;
Q^ - удельная теплота кристаллизации;
с - удельная теплоемкость
Для построения критерия были обработаны литературные данные по содержанию неметаллических включений в отливках и слитках из различных сплавов, включая стали, алюминиевые и медные сплавы.
На основании использования метода множественной линейной регрессии получено следующее выражение для критерия склонности сплава к образованию неметаллических включений (относительные значения коэффициентов характеризуют направление и степень взаимосвязи склонности к образованию неметаллических включений со свойствами сплава):
Кн.в = 0,379 1о - 0,180 |р-рн.в| + 0,146 п + 0,122 X - 0,0872 АТкр - 0,0649 Q^ -- 0,0219 с + 0,354
Естественные и технические науки, № 1, 2007
В абсолютном выражении указанная зависимость имеет вид:
Кн.в = 0,0413 1о - 6,23 -10"5 |р-рн.в| + 28,0 п + 6,45 -10"4 X - 4,15 -10-4 АТкр -1,20 • •10-7 Окр -1,87 •Ю-5 с + 0,354
Получена очень высокая сходимость результатов между значениями критерия склонности к образованию неметаллических включений, полученными расчетным путем с использованием полученной зависимости, и фактическим содержанием в сплавах неметаллических включений. Коэффициент корреляции составил 0,99.
Использование полученной зависимости позволяет, зная исходные свойства сплава, осуществлять сравнительную экспрессную оценку и прогнозирование образования неметаллических включений в слитках и отливках и на основании этого разрабатывать оптимальную технологию плавки и литья, обеспечивающую получение качественного металла с высокой степенью чистоты.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.