PL163959B1 - Odlewniczy stop aluminium i sposób wytwarzania odlewniczego stopu aluminium - Google Patents

Abstract

1. Odlewniczy stop aluminiu z krzemu jako podstawowym składnikiem oraz cynkiem, jako następnym podstawowym składnikiem i z miedzią, jako kolejnym podstawowym składnikiem, znamienny tym, ze zawiera wagowo od 10,0 do 12,0% krzemu, od 5,0 do 10% cynku, od 1,5 do 4,5% miedzi, do 2,0% manganu, do 1,8% magnezu, do 1,8% żelaza, do 1,8% niklu, do 1,0% chromu, do 0,8% tytanu, do 0,4% cyrkonu oraz co najmniej 70% aluminium i nieuniknione zanieczyszczenia. 4. Sposób wytwarzania odlewniczego stropu aluminium polegający na stapianiu aluminium pod warstwą topników pokryciowych, wprowadzeniu do płynnego aluminium składników stopowych w postaci czystych technicznie metali i/albo ich zapraw oraz w końcowej fazie na rafinacji gazowej, znamienny tym, ze stopione aluminium przegrzewa się do temperatury, korzystnie od 760-780°C i następnie do przegrzanej kąpieli wprowadza się razem albo oddzielnie, a najkorzystniej kolejno porcjami, żelazo oraz inne metale przejściowe jak mangan, chrom, tytan, cyrkon oraz nikiel i stapia się te składniki utrzymując temperaturę kąpieli powyżej 750°C, po czym do tak przygotowanej kąpieli metalowej dodaje się miedź w ilości od 1,5 do 4,5% wagowych, korzystnie w postaci zaprawy AlCu60, a następnie krzem w ilości od 10,0 do 12,0% wagowych w postaci technicznie czystej i/albo w postaci zaprawy AlSi50, utrzymując temperaturę kąpieli około 750°C lub nieco powyżej tej granicy, a po stopieniu tych składników, a zwłaszcza ostatniej porcji krzemu obniża się temperaturę płynnego meialu do 720 ± 5°C i wprowadza się do kąpieli metalowej porcjami razem lub kolejno magnez w ilości do 1,8% wagowych, dogodnie w p^ostaci technicznie czystej oraz cynk w ilości od 5,0 do 10% wagowych, w postaci rafinowanej, po czym kąpiel metalową poddaje się rafinacji za pomocą argonu i/albo przez okres 10 minut, przy natężeniu przepływu 0,035 litra gazu na minutę 11 kg kąpieli metalowej oraz ujednoradnia się skład chemiczny przy pomocy wirującego rotora, a po rafinacji ściąga się zgary z powierzchni ciekłego metalu.

Description

Przedmiotem wynalazku jest odlewniczy stop aluminium i sposób wytwarzania odlewniczego stopu aluminium. Odlewniczy stop aluminium wykonany sposobem według wynalazku przeznaczony jest do zalewania klatek wirników silników elektrycznych asynchronicznych stosowanych szczególnie w windach osobowych.

Znany odlewniczy stop aluminiowy, o obniżonej przewodności elektrycznej, z polskiego opisu patentowego nr 91 433, jako składniki stopowe zawiera wagowo od 11 - 13% krzemu, od 0,8 -1,5 manganu i od 0,2 - 0,4% tytanu, resztę zaś stanowi aluminium. Stop ten charakteryzuje się dobrą lejnością, małym skurczem oraz także obniżoną przewodnością elektryczną rzędu od

11,5 - 13,5 S. m. mm'². Odlewy kokilowe z tego stopu wykazują wytrzymałość na rozciąganie - Rm rzędu od 18-22 kG/mm² i wydłużenie względne A5 rzędu od 1,3-5%. Stop ten jest przeznaczony do różnych zastosowań przemysłowych, a zwłaszcza do zalewania klatek wirników silników elektrycznych. Niedogodnością znanego odlewniczego stopu aluminiowego jest stosunkowo wysoka jego przewodność elektryczna właściwa wynosząca ponad 10 s . m/mm².

Znany stop aluminium, o obniżonej przewodności elektrycznej, z polskiego opisu patentowego nr 92 322 zawiera wagowo od 9,5 -12,5% krzemu, od 3 - 6% cynku, do 1% żelaza, do 0,8% miedzi i do 0,1% manganu, resztę zaś stanowi aluminium. Stop ten charakteryzuje się dobrymi własnościami mechanicznymi oraz technologicznymi, zezwalającymi na dokładne zalanie przestrzeni uzwojeń klatkowych. Stop aluminium zawierający wagowo 10,5% krzemu, 4,5% cynku, 0,8% żelaza, 0,5% miedzi i 0,1% manganu oraz resztę aluminium wykazuje się wytrzymałością na rozciąganie Rm = około 14 kG/mm2, wydłużeniem względnym A5 = około 1%, twardością HB = około 60 kG/mm2 oraz przewodnością elektryczną równą od 10 - 12S. m. mm-2 w temperaturze 120°C. Niedogodnością znanego stopu aluminium jestjednak stosunkowo wysoka jego przewodność elektryczna właściwa, wynosząca znacznie powyżej 10 S. m/mm2 w temperaturze 20°.

Znany sposób wytwarzania odlewniczych stopów aluminium, z książki Górnego Z., Lech Z., Rutkowski K., Strojny Z. i Welkens T. pt. Odlewnicze stopy metali nieżelaznych Technologia topienia i odlewania. WN-T W-wa 1963 r. str. 60-79 oraz 355-393, polega na tym, że w pierwszej kolejności stapia się gąski aluminium technicznie czyste, najczęściej hutnicze w gatunku Al o zawartości 99,5% wagowych Al, ładując równocześnie do pieca topik okryciowy. Do topienia używa się zazwyczaj pieców indukcyjnych. Po przekroczeniu temperatury topnienia, aluminium stosunkowo intensywnie utlenia się, a powstający AI2O3 niewiele się różni od ciekłego aluminium i dlatego zawieszony jest w metalu, względnie pozostaje na jego powierzchni. W czasie stapiania aluminium także ulega zagazowaniu. Główne znaczenie dla dalszego postępowania ma wodór. Dla odtleniania kąpieli aluminium stosuje się fluorek sodu lub kryolit, w którym Al2O3 ulega rozpuszczeniu i wypływa z nim na powierzchnię, skąd go się usuwa w postaci zgarów. Odgazowanie przeprowadza się za pomocą topników zawierających łatwo wrzące związki przeważnie chlorki. Stosuje się także rafinację gazową za pomocą azotu lub chlorku, albo obydwu gazów równocześnie.

Używane topniki w procesie topienia i rafinacji dzielą się na topniki stosowane od samego załadowania wsadu aż do zakończenia procesu topienia oraz topniki dodawane krótko przed odlewaniem. Do kąpieli płynnego aluminium wprowadza się najpierw składniki stopowe o maksymalnej pojemności cieplnej, temperaturze topnienia, wrzenia i rozpuszczlności, natomiast o minimalnej aktywności chemicznej do otoczenia i minimalnej prężności par. Te składniki stopowe wprowadza się w postaci czystych technicznie metali albo ich zapraw z aluminium. Składniki stopowe niskotopliwe, jak magnez i cynk, dodaje się bezpośrednio do stopionego aluminium. Ze względu na łatwość dozowania oraz zgar, szczególnie magnez dodaje się go często w postaci zapraw. Cynk dodawany do stopów aluminium powinien być bez ołowiu o czystości 99,9% wagowych Zn, a magnez hutniczy o czystości 99,75 do 99,0% wagowych Mg, bez śladów korozji. W temperaturze przegrzania stopu magnez wprowadza się przez zanurzenie za pomocą dzwonu. Najczęściej stosowane stopy Al-Si, o zawartości 9 - 13% wagowych Si, produkuje się wprost przez dotapianie do ciekłego aluminium metalicznego krzemu hutniczego w drobnych kawałkach. Stopy o wyższej zawartości krzemu (do 25%) wymagają znacznie wyższej temperatury przegrzania do 900°. Odlewnicze stopy typu Al-Si są przeważnie stopami eutektycznymi. Eutektyka Al-Si przy wolnym krzepnięciu krystalizuje w mikrostrukturze ziar4

163 959 nistej, pasemkowej i dendrycznej. W praktyce strukturę drobnoziarnistą uzyskuje się dzięki zabiegowi modyfikacji, głównie za pomocą sodu. Uszlachetnienie struktury przygotowywanego stropu aluminium dokonuje się za pomocą tytanu, boru lub cyrkonu. Uszlachetnienie stopów przeprowadza się za pomocą związków zawierających te metale, które w postaci topników wprowadza się do kąpieli metalowej. Najczęściej stosowane są: K2TiFe, NaBFą, KBF4, K2ZrF6, ZrCl3 i pył węglowy.

Niedogodnością znanego sposobu wytwarzania odlewniczych stopów aluminium jest konieczność stosowania w zasadzie pieców indukcyjnych w celu ujednolicenia składu, co jest bardzo energochłonne i może być w praktyce przemysłowej przyczyną zanieczyszczenia kąpieli wtrąceniami niemetalicznymi.

Znany sposób wprowadzania dodatków stopowych przy produkcji stopów aluminiowych, w dwukomorowych kanałowych piecach indukcyjnych, z polskiego opisu patentowego nr 113 817 polega na stapianiu w pierwszej kolejności czystego technicznie aluminium. Do kąpieli początkowej w komorze wylewowej pieca wprowadza się co najmniej jeden wysokotopliwy dodatek stopowy w ilości do 2,0% wagowych manganu i do 4,0% wagowych niklu, lecz w łącznej ilości do 5,0% wagowych w stosunku do masy kąpieli aluminium. Dodatki stopowe manganu i niklu kieruje się w postaci hutniczej, elektrolitycznej lub złomowej, do kąpieli początkowej znajdującej się w komorze wylewowej dwukomorowego kanałowego pieca indukcyjnego. Pozostałe porcje wsadu stapia się w komorze wsadowej pieca w zakresie optymalnej temperatury kąpieli aluminiowej - od 700 do 740°C. Szerokość komory wylewowej (cyrkulacyjnej) wynosi około 20% szerokości komory wsadowej. Wprowadzone do niej dodatki manganu i/lub niklu opadają na dno komory wylewowej pieca w strefie silnej cyrkulacji nagrzanego w kanale pieca materiału. Cyrkulacji tej nie hamują porcje wsadu dodawanego do komory wsadowej, co przyczynia się do znacznego zintensyfikowania procesu rozpuszczania tych dodatków. W efekcie, po zakończeniu topienia wsadu wprowadzonego do komory wsadowej uzyskuje się kąpieli metalowej namiarowane stężenie składników stopowych. Po podgrzaniu kąpieli metalowej do temperatury 740° przeprowadza się rafinację. Gotowy stop przelewa się do pieca odstojowego, a następnie odlewa się w postaci wlewków lub gąsek.

Znany sposób wprowadzania dodatków stopowych przy produkcji stopów aluminiowych rozwiązuje zagadnienie bezpośredniego wprowadzenia manganu i niklu, przy produkcji stopów aluminium w dwukomorowych kanałowych piecach indukcyjnych, bez przegrzania metalu i zmiany parametrów produkcji technicznych stopów aluminium - takich jak temperatura topnienia i czas trwania wytopu. Niedogodnością tego sposobu jest ograniczony zakresjego stosowania tylko do postępowania związanego ze stapianiem składników stopowych w dwukomorowym kanałowym piecu indukcyjnym o pojemności co najmniej 2,0 tony wsadu. Sposób ten ponadto umożliwia wprowadzenie do kąpieli aluminiowej niewielkiej ilości wysokotopliwych dodatków stopowych to jest manganu i niklu.

Celem wynalazku jest usunięcie lub co najmniej zmniejszenie niedogodności znanych odlewniczych stopów aluminium o obniżonej przewodności elektrycznej właściwej oraz znanych sposobów wytwarzania odlewniczych stopów aluminium. Aby osiągnąć ten cel wytyczono zadanie opracowania udoskonalonego odlewniczego stopu aluminium i sposobu wytwarzania odlewniczego stopu aluminium, umożliwiających uzyskanie tworzywa aluminiowego o przewodności elektrycznej właściwej w stanie lanym, nieobrabianym cieplnie, wynoszącej do 9 S. m/mm² lub nieco powyżej tej granicy, przy stabilności tej właściwości w okresie eksploatacji odlewu w podwyższonych temperaturach.

Zadanie to rozwiązano zgodnie z wynalazkiem w ten sposób, że odlewniczy stop aluminium zawiera wagowo od 10,0 do 12,0% krzemu, od 5,0 do 10% cynku, od 1,5 do 4,5% miedzi, do 2,0% manganu, do 1,8% magnezu, do 1,8% żelaza, do 1,8% niklu, do 1,0% chromu, do 0,8% tytanu, do 0,4% cyrkonu oraz co najmniej 70% aluminium i nieuniknione zanieczyszczenia. Łączna zawartość chromu i cyrkonu wynosi do 1,2% wagowych. Łączna zawartość żelaza i niklu wynosi do 2,1% wagowych.

Wytyczone zadanie rozwiązuje również sposób wytwarzania odlewniczego stopu aluminium, charakteryzuje się tym, że stopione aluminium przegrzewa się do temperatury dogodnie od 760 - 780°C i następnie do przegrzanej kąpieli wprowadza się razem albo oddzielnie, a

163 959 najkorzystniej kolejno porcjami żelazo oraz inne metale przejściowe jak mangan, chrom, tytan, cyrkon oraz nikiel i stapia się te składniki utrzymując temperaturę kąpieli powyżej 750°C, po czym do tak przygotowanej kąpieli dodaje się miedź w ilości od 1,5 do 4,5% wagowych, korzystnie w postaci zaprawy Al- Cu o średniej zawartości 60% wagowych Cu, a następnie krzem w ilości od 10,0 do 12,0% wagowych w postaci technicznie czystej i/albo w postaci zaprawy Al-Si o średniej zawartości 50% wagowych Si, utrzymując jednocześnie temperaturę kąpieli około 750°C lub nieco powyżej tej granicy, a po stopieniu tych składników, a zwłaszcza ostatniej porcji krzemu obniża się temperaturę płynnego metalu do 720 ± 5°C i wprowadza się do kąpieli metalowej porcjami razem lub kolejno magnez do 1,8% wagowych, dogodnie w postaci technicznie czystej, oraz cynk w ilości od 5,0 do 10% wagowych w postaci rafinowanej, po czym kąpiel metalową poddaje się rafinacji za pomocą argonu i/albo azotu przez okres 10 minut przy natężeniu przepływu 0,035 litra gazu na minutę i 1 kg kąpieli metalowej oraz ujednoradnia się skład chemiczny przy pomocy wirującego rotora, a po rafinacji ściąga się zgary z powierzchni ciekłego metalu. Żelazo wprowadza się do kąpieli metalowej w ilości do 18% wagowych w postaci zaprawy Al-Fe o średniej zawartości 20% wagowych Fe. Mangan wprowadza się do kąpieli metalowej w ilości do 2,0% wagowych, w postaci zaprawy Al-Mn o średniej zawartości 12% wagowych Mn. Chrom do kąpieli metalowej wprowadza się w ilości 1.0% wagowego, w postaci zaprawy Al-Cr o średniej zawartości 5% wagowych Cr. Tytan wprowadza się do kąpieli metalowej w ilości do 0,8% wagowych, w postaci zaprawy Al-Ti o średniej zawartości 5% wagowych Ti. Cyrkon wprowadza się do kąpieli metalowej w ilości do 0,4% wagowych w postaci Al-Zr, o średniej zawartości 5% wagowych Zr. Nikiel wprowadza się do kąpieli metalowej w ilości do 1,8% wagowych, w postaci zaprawy Al-Ni o średniej zawartości 20% wagowych Ni.

Skład chemiczny odlewniczego stopu aluminium i sposób wytwarzania odlewniczego stopu aluminium według wynalazku umożliwiają otrzymanie eutektycznego siliminu cynkowomiedziowego o zwiększonej zawartości metali przejściowych, szczególnie żelaza, manganu, niklu i/albo chromu, charakteryzującego się obniżoną przewodnością elektryczną właściwą, która w stanie lanym nieobrabianym cieplnie wynosi poniżej 10 S. w temperaturze 20°C, przy jednoczesnym zachowaniu dobrych właściwości technologicznych oraz mechanicznych, porównawczych ze siluminem podeutektycznym zawierającym od 8,0 - 10,5% wagowych krzemu, od 0,17 - 30% wagowych magnezu i od 0,25 - 0,5% wagowych, manganu, zwanym AK9. Nieoczekiwany efekt techniczny w zakresie obniżonej przewodności elektrycznej właściwej osiągnięto dzięki temu, że wieloskładnikowy silumin stanowi zestaw cynku, miedzi i metali przejściowych, w którym występuje skrajne przesycenie roztworu stałego, przy czym niektóre składniki stopowe nie tworzą z aluminium roztworu stałego lecz oddzielną fazę. Efekt ten osiąga się pomimo stosunkowo niewielkiej zawartości składników stopowych, wynoszącej średnio do 25% wagowych lub nieco powyżej tej ilości, przy stosunkowo znacznej zawartości miedzi.

Sposób wytwarzania odlewniczego stopu aluminium według wynalazku pomimo, że kończy się rafinacją z przepływem gazu obojętnego, zwłaszcza przy pomocy wirnika, powoduje nieoczekiwanie ujednorodnienie układu chemicznego, eliminując segregacje składników stopowych tmdnotopliwych. Dzięki temu można postępowanie związane z wytwarzaniem stopu aluminium według wynalazku prowadzić w oporowych piecach elektrycznych względnie piecach płomiennych.

Odlewniczy stop aluminium według wynalazku występuje w postaci niemodyfikowanej to jest bez dodatków sodu i strontu.

Proces wytwarzania odlewniczego stopu aluminium rozpoczyna się od stapiania aluminium w gatunku zawierającym 99,5% wagowych Al w oporowym piecu tyglowym o pojemności roboczej 200 kg pod warstwą topników pokryciowych. W pierwszej kolejności stapia się co najmniej połowę wsadowanego ałuminiu, po czym stopiony metal przegrzewa się do temperatury 760 - 780°C i następnie do przegrzanej kąpieli metalowej wprowadza się porcjami razem lub oddzielnie, a najkorzystniej kolejno żelazo w postaci zaprawy AlFe20, po czym mangan w postaci zaprawy AlMn12, chrom w postaci zaprawy AlCr5, tytan w postaci zaprawy AlTi5, cyrkonu zaprawy AlZr5 oraz nikiel w postaci zaprawy AlNi20 i stapia się te składniki stopowe utrzymując temperaturę kąpieli powyżej 750°C. Do tak przygotowanej kąpieli metalowej dodaje

163 959 się miedź w postaci zaprawy AlCu60, a następnie krzem w postaci technicznie czystej lub w postaci zaprawy AlSi50. Dozowanie miedzi i krzemu prowadzi się w takich porcjach, aby temperatura metalu nie spadła poniżej 750°C. Po wprowadzeniu do kąpieli metalowej żelaza, innych metali przejściowych oraz miedzi i krzemu obniża się temperaturę kąpieli metalowej do 720°± 5°C i wprowadza się do kąpieli metalowej razem lub kolejno magnez w postaci technicznie czystej oraz cynk w postaci rafinowanej. Składniki stopowe dodaje się w takich ilościach, aby uzyskać w kąpieli metalowej namiarowe stężenie w następujących granicach: 10,0 - 12,0% wagowych krzemu, od 5,0 - 10% wagowych cynku, od 1,5 do 4,5% wagowych miedzi oraz do 2,0% wagowych manganu, do 1,8% wagowych magnezu, do 1,8% wagowych żelaza, do 1,8% wagowych niklu, do 1,0% wagowych chromu, do 0,8% wagowych tytanu, do 0,4% wagowych cyrkonu oraz co najmniej 70% wagowych aluminium. Po uzyskaniu założonego składu chemicznego kąpiel metalową poddaje się rafinacji za pomocą argonu i/lub azotu czystego przez okres 10 minut, przy natężeniu przepływu 7,5 litrów na minutę na 200 kg kąpieli metalowej. Po prowadzeniu rafinacji gazem obojętnym przy użyciu rotora grafitowego wirującego dokonuje się jednocześnie ujednorodnienia składu chemicznego odlewniczego stopu aluminiu. Po rafinacji gazowej z powierzchni ciekłego metalu ściąga się zgary i przystępuje się do odlewania gąsek o masie od 12 do 16 kg albo bezpośrednio zalewa się płynnym metalem o temperaturze około 710°C ± 5°C klatki wirników silników elektrycznych. Gąski odlewniczego stopu aluminium przetapia się w piecu topielnym w temperaturze maksymalnej do 720°C. Temperatura odlewania przetapianego stopu wynosi około 710° ± 5°C.

Odlewniczy stop aluminium według wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania.

Przykład I. Odlewniczy stop aluminium sporządzony zgodnie ze sposobem według wynalazku zawiera w procentach wagowych: 11,3% krzemu, 8,8% cynku, 1,7% miedzi, 0,8% manganu, 0,6% magnezu, 0,34% żelaza, 0,2% tytanu, 1,7% niklu oraz aluminium w ilości uzupełniającej do 100% wagowych.

Ze stopu odlano próbki w postaci pręta o średnicy około 10,0 mm i długości 240 mm. Następnie próbki poddano splanowaniu od czoła pręta, średnicę pręta na długości 160 mm poddano obróbce na wymiar 9,0 mm i z kolei w powierzchniach czołowych wykonano gwint M-4 na głębokości około 15 mm. Tak przygotowane próbki poddano pomiarom oporu czynnego za pomocą mostka laboratoryjnego Thomsona, a przewodność elektryczną właściwą (konduktywność) γ obliczono na podstawie ogólnie znanego wzoru. Pomiary wykazały, że przewodność elektryczna właściwa próbek wykonanych ze stopu o składzie chemicznym podanym w przykładzie wykonania ynosi w temperaturze 20°C średnio - 9,10 S. m/mm², w temperaturze 100°C średnio - 7,80 S. m/mm2, a w temperaturze 150°C średnio - 7,20 S. m/mm2. Stop ten charakteryzuje się także dobrymi właściwościami odlewniczymi. Jego lejność w temperaturze 740°C wynosi 0,83 m, skurcz liniowy swobodny - 0,496 m, skurcz liniowy hamowany - 0,49 m, a skłonność do pękania według próby Niechendzy’ego wynosi - 0,70. Odlewy wykonane z tego stopu wykazują następujące właściwości mechaniczne: wytrzymałość Rm = 200 - 220 Mpa, a wydłużenie As = 0,9 - 1,1%.

Przykład II. Odlewniczy stop aluminium sporządzony zgodnie ze sposobem wytwarzania według wynalazku zawiera wagowo: 11,8% krzemu, 5,7% cynku, 4,1% miedzi, 1,35% manganu, 1,48% magnezu, 1,9% żelaza, 0,4% tytanu oraz aluminium w ilości uzupełniającej do 100% wagowych.

Odlane próbki ze stopu poddano obróbce jak w przykładzie I. Przygotowane próbki poddano badaniom. Pomiary wykazały, że przewodność elektryczna właściwa próbek wynosi w temperaturze 20°C średnio - 8,9 S. m/mm, w temperaturze 100°C średnio - 7,80 S. ^'ram2, a w temperaturze 150°C średnio - 7,20 S. m/mm2. Stop ten charakteryzuje się także dobrymi właściwościami technologicznymi. Jego lejność w temperaturze 740°C wynosi - 0,90 m, skurcz liniowy swobodny - 0,49 m, skurcz liniowy hamowany - 0,495 m, a skłonność do pękania według próby Niechendzy’ego wynosi 0,75. Odlewy wykonane z tego stopu wykazują następujące właściwości mechaniczne: wytrzymałość Rm = 200 - 215 MPa, a wydłużenie A5 = 0,9 - 1,05%.

163 959

Przykład III. Odlewniczy stop aluminium sporządzony zgodnie ze sposobem wytwarzania według wynalazku zawiera wagowo: 11,75% krzemu, 7,05% cynku, 2,64% miedzi, 1,75% manganu, 1,24% magnezu, 0,42% żelaza, 0,30% tytanu, 0,42% chromu oraz aluminium w ilości uzupełniającej do 100% wagowych.

Odlane próbki ze stopu poddano obróbce jak w przykładzie I. Przygotowane próbki poddano badaniom. Pomiary wykazały, że przewodność elektryczna właściwa próbek wynosi w temperaturze 20°C średnio - 9,15 S. m/mm², w temperaturze 100°C średnio - 8,05 S. m/mm², a w temperaturze 150° średnio - 7,40 S. m/mm2. Stop ten charakteryzuje się następującymi właściwościami technologicznymi: lejność w temperaturze 740°C wynosi - 0,71 m, skurcz swobodny - 0,497, skurcz liniowy hamowany - 0,496 m, a skłonność do pękania według próby Niechendzy’ego wynosi 0,40. Odlewy wykonane z tego stopu wykazują wytrzymałość Rm = 230 - 240 MPa, a wydłużenia A5 = 0,9 - 0,95%.

163 959

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Odlewniczy stop aluminiu z krzemu jako podstawowym składnikiem oraz cynkiem, jako następnym podstawowym składnikiem i z miedzią, jako kolejnym podstawowym składnikiem, znamienny tym, że zawiera wagowo od 10,0 do 12,0% krzemu, od 5,0 do 10% cynku, od 1,5 do 4,5% miedzi, do 2,0% manganu, do 1,8% magnezu, do 1,8% żelaza, do 1,8% niklu, do 1,0% chromu, do 0,8% tytanu, do 0,4% cyrkonu oraz co najmniej 70% aluminium i nieuniknione zanieczyszczenia.
2. 2. Odlewniczy stop aluminium według zastrz. 1, znamienny tym, że łączna zawartość chromu i cyrkonu wynosi 1,2% wagowych.
3. 3. Odlewniczy stop aluminium według zastrz. 1, znamienny tym, że łączna zawartość żelaza i niklu wynosi do 2,1% wagowych.
4. 4. Sposób wytwarzania odlewniczego stropu aluminium polegający na stapianiu aluminium pod warstwą topników pokryciowych, wprowadzeniu do płynnego aluminium składników stopowych w postaci czystych technicznie metali i/albo ich zapraw oraz w końcowej fazie na rafinacji gazowej, znamienny tym, że stopione aluminium przegrzewa się do temperatury, korzystnie od 760-780°C i następnie do przegrzanej kąpieli wprowadza się razem albo oddzielnie, a najkorzystniej kolejno porcjami, żelazo oraz inne metale przejściowe jak mangan, chrom, tytan, cyrkon oraz nikiel i stapia się te składniki utrzymując temperaturę kąpieli powyżej 750°C, po czym do tak przygotowanej kąpieli metalowej dodaje się miedź w ilości od 1,5 do 4,5% wagowych, korzystnie w postaci zaprawy AlCu60, a następnie krzem w ilości od 10,0 do 12,0% wagowych w postaci technicznie czystej i/albo w postaci zaprawy AlSi50, utrzymując temperaturę kąpieli około 750°C lub nieco powyżej tej granicy, a po stopieniu tych składników, a zwłaszcza ostatniej porcji krzemu obniża się temperaturę płynnego metalu do 720 ± 5°C i wprowadza się do kąpieli metalowej porcjami razem lub kolejno magnez w ilości do 1,8% wagowych, dogodnie w postaci technicznie czystej oraz cynk w ilości od 5,0 do 10% wagowych, w postaci rafinowanej, po czym kąpiel metalową poddaje się rafinacji za pomocą argonu i/albo przez okres 10 minut, przy natężeniu przepływu 0,035 litra gazu na minutę i 1 kg kąpieli metalowej oraz ujednoradnia się skład chemiczny przy pomocy wirującego rotora, a po rafinacji ściąga się zgary z powierzchni ciekłego metalu.
5. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że żelazo wprowadza się do kąpieli metalowej w ilości do 1,8% wagowych, w postaci zaprawy Al-Fe o średniej zawartości 20% wagowych Fe.
6. 6. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że mangan wprowadza się do kąpieli metalowej w ilości do 2,0% wagowych, w postaci zaprawy Al-Mn o średniej zawartości 12% wagowych Mn.
7. 7. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że chrom do kąpieli metalowej wprowadza się w ilości do 1,0% wagowego, w postaci zaprawy Al-Cr o średniej zawartości 5% wagowych Cr.
8. 8. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że tytan wprowadza się do kąpieli metalowej w ilości do 0,8% wagowych, w postaci zaprawy Al-Ti o średniej zawartości 5% wagowych Ti.
9. 9. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że cyrkon wprowadza się do kąpieli metalowej w ilości do 0,5% wagowych, w postaci zaprawy Al-Zr o średniej zawartości 5% wagowych Zr.
10. 10. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że nikiel wprowadza się do kąpieli metalowej w ilości do 1,8% wagowych, w postaci zaprawy Al-Ni o średniej zawartości 20% wagowych Ni.

    163 959