RU2487776C1 - Method of producing large-size annular semis from wrought aluminium alloys - Google Patents

Method of producing large-size annular semis from wrought aluminium alloys Download PDF

Info

Publication number
RU2487776C1
RU2487776C1 RU2012112660/02A RU2012112660A RU2487776C1 RU 2487776 C1 RU2487776 C1 RU 2487776C1 RU 2012112660/02 A RU2012112660/02 A RU 2012112660/02A RU 2012112660 A RU2012112660 A RU 2012112660A RU 2487776 C1 RU2487776 C1 RU 2487776C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
casting
stage
mold
semis
melt
Prior art date
Application number
RU2012112660/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Иванович Тарарышкин
Владимир Викторович Еремеев
Николай Владимирович Еремеев
Николай Дмитриевич Шанин
Александр Петрович Соловьев
Original Assignee
Николай Дмитриевич Шанин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Николай Дмитриевич Шанин filed Critical Николай Дмитриевич Шанин
Priority to RU2012112660/02A priority Critical patent/RU2487776C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2487776C1 publication Critical patent/RU2487776C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention may be used in machine building for producing all-rolled large-size annular semis from wrought aluminium alloys. Casting of produced by spun casting in medium of inert gas. Melt is fed into mould at maximum possible throughput weight of 1-4% a second at casting start and 0.02-0.08% of total casting weight at casting termination. Said throughput weight is gradually decreased inversely as carting time while mould rotation speed is smoothly increased of 0.4-6.0% a minute of initial speed. Casting is subjected to two-stage flattening. At first stage, reduction by 5-10% in every pass at total deformation of 25-30% is performed. At second stage, reduction is increased by 15-20% in every pass at total deformation of 65-70%.
EFFECT: semis with better mechanical low-anisotropy properties.
2 ex, 2 tbl

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и металлургии сплавов на основе алюминия, в частности к способам изготовления кольцевых полуфабрикатов, и может быть использовано в машиностроении для получения цельных полуфабрикатов в виде крупногабаритных втулок (бандажей), т.е. без сварных соединений [B21H 1/06].The invention relates to the processing of metals by pressure and metallurgy of aluminum-based alloys, in particular to methods for the manufacture of ring semi-finished products, and can be used in mechanical engineering to produce solid semi-finished products in the form of large-sized bushings (bandages), i.e. without welds [B21H 1/06].

В настоящее время кольцевые полуфабрикаты, например, размером D×d×Н=2500×2300×160 получают из прессованной полосы определенного размера, которую сворачивают в кольцо, сваривают и правят. Недостатками этого способа являются, в первую очередь, низкая прочность сварного шва, а также высокая трудоемкость, особенно при мелкосерийном производстве.Currently, ring semi-finished products, for example, with a size of D × d × H = 2500 × 2300 × 160, are obtained from a pressed strip of a certain size, which is rolled into a ring, welded and adjusted. The disadvantages of this method are, first of all, the low strength of the weld, as well as the high complexity, especially in small-scale production.

Также известна технология получения кольцевых полуфабрикатов (бандажей) методом кольцевой раскатки из предварительно прошитого литого слитка. При этом слиток подвергается следующей обработке: после отливки и удаления поверхностных дефектов слитки разрезают на заготовки, которые затем нагревают в печи. Горячие заготовки осаживают на прессе и прошивают отверстие в центре. При последующей обработке разгоняют отверстие и придают точные размеры ободу по высоте [В.Б.Бахтинов, Прокатное производство, М.: Металлургия, 1987, 416 с.]. Пример реализации данного технологического процесса получения кольцевого изделия из слитка алюминиевого сплава представлен на Фиг.2.Also known is the technology for producing ring semi-finished products (bandages) by the ring rolling method from a previously stitched cast ingot. In this case, the ingot is subjected to the following processing: after casting and removal of surface defects, the ingots are cut into billets, which are then heated in an oven. Hot workpieces are upset on the press and a hole is stitched in the center. In the subsequent processing, the hole is opened and the rim is precisely sized in height [VB Bakhtinov, Rolling production, Moscow: Metallurgy, 1987, 416 pp.]. An example of the implementation of this process for producing a ring product from an aluminum alloy ingot is presented in FIG. 2.

Представленный технологический процесс получения кольцевого изделия предопределяет помимо получения слитка, его осадки и прошивки, многократные промежуточные нагревы и подсадки заготовки. Данные операции способствуют снятию напряжений и получению мелкозернистой изотропной структуры, необходимой при последующей раскатке. Исходя из выше изложенного, процесс обладает высокой трудоемкостью изготовления изделия, низким КИМ (коэффициент использования материала), и соответственно, значительной себестоимостью, а так же многократные нагревы приводят к снижению уровня механических и структурных параметров изделия.The presented technological process for producing a ring product predetermines, in addition to receiving an ingot, its precipitation and flashing, multiple intermediate heating and replanting of a workpiece. These operations contribute to stress relieving and obtaining a fine-grained isotropic structure necessary for subsequent rolling. Based on the foregoing, the process has a high complexity of manufacturing the product, low CMM (material utilization rate), and accordingly, significant cost, as well as repeated heating lead to a decrease in the level of mechanical and structural parameters of the product.

Общие принципы центробежного литья алюминиевых сплавов изложены в литературе [Н.Н.Рубцов. Специальные виды литья. М.: МАШГИЗ, 1955, 331 с.]. Этим способом изготавливают отливки диаметром менее 400 мм, к тому же тонкостенные (стенка 10-20 мм), масса сплава не превышает ≈150 кг. В нашем случае, речь идет об отливках массой 500-1000 кг и внешнем диаметром более 1000 мм, что требует особых приемов литья.The general principles of centrifugal casting of aluminum alloys are described in the literature [NN Rubtsov. Special types of casting. M .: MASHGIZ, 1955, 331 pp.]. In this way, castings with a diameter of less than 400 mm are made, moreover, thin-walled (wall 10-20 mm), the mass of the alloy does not exceed ≈150 kg. In our case, we are talking about castings weighing 500-1000 kg and an outer diameter of more than 1000 mm, which requires special casting techniques.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является способ получения конструкционного материала из сплавов на основе алюминия с содержанием магния 10-15 масс.% [RU №2380453, 2011] заключающийся в том, что кристаллизация происходит во вращающемся кристаллизаторе при коэффициенте гравитации Kg=180-250, время жизни расплава составляет 12-15 сек/кг при скорости охлаждения расплава ≤5°C/сек, далее полученный слиток нагревают в течении 2-4 ч при 340-380°C прокатывают до 4-8 мм со степенью деформации в каждом цикле до 30%, делают подкат при 310-330°C и холодную прокатку подката со степенью деформации в каждом цикле до 50% с промежуточным отжигом в течении 0,5-2,0 ч. при 310-390°C до толщины 0,5-2,0 мм и окончательный отжиг проката при 410-450°C в течении 5-40 мин. Общее между прототипом и нашим предложением только в самом принципе использования вращающегося кристаллизатора (т.е. центробежного литья). В прототипе речь идет о прокатке листа, а в нашем случае, о совершенно ином процессе - о раскатке кольцевой заготовки со своими параметрами.Closest to the proposed invention in technical essence is a method of producing a structural material from aluminum-based alloys with a magnesium content of 10-15 wt.% [RU No. 2380453, 2011] consisting in the fact that crystallization occurs in a rotating mold with a gravity coefficient Kg = 180 -250, the melt lifetime is 12-15 sec / kg at a melt cooling rate of ≤5 ° C / sec, then the resulting ingot is heated for 2-4 hours at 340-380 ° C and rolled to 4-8 mm with a degree of deformation of each cycle up to 30%, make a tackle at 310- 330 ° C and cold rolling of the rolled product with a degree of deformation in each cycle of up to 50% with intermediate annealing for 0.5-2.0 hours at 310-390 ° C to a thickness of 0.5-2.0 mm and the final annealing of rolled products at 410-450 ° C for 5-40 minutes. The common between the prototype and our proposal is only in the very principle of using a rotating mold (i.e. centrifugal casting). The prototype is about rolling the sheet, and in our case, about a completely different process - about rolling the ring blank with its own parameters.

Термина «время жизни расплава» не существует в теории и практике литья. Но можно догадываться, что имеется в виду время нахождения расплава в жидком состоянии до начала кристаллизации. Авторы изобретения - прототипа ошибочно предполагают, что предложенные ими режимы литья позволяют провести объемную кристаллизацию сплава, отсюда и такая малая скорость охлаждения ≤5°C/сек. Малая скорость охлаждения приводит к крупнозернистой структуре отливки - это общепринятое положение, а давление возникающее в расплаве, как результат действия центробежных сил, уплотняет отливку, но не влияет на зерно. Простые расчеты показывают, что объемная кристаллизация (т.е. без диффузионная) может иметь место при громадных давлениях в расплаве - более 50 атм., что превосходит предел прочности материала изложницы. Но главное в том, что с увеличением давления (т.е. с увеличением скорости вращения изложницы) стремительно развиваются ликвационные процессы, когда более плотный, чем алюминий, легирующий металл или кристаллизующаяся интерметаллическая фаза перемещается радиально внешней поверхности, возникает явление обратной ликвации, когда легкоплавкая эвтектика по каналам между затвердевшими кристаллами α твердого раствора перемещается от центра к периферии.The term "melt lifetime" does not exist in the theory and practice of casting. But one can guess that this refers to the time the melt was in the liquid state before crystallization began. The inventors of the prototype mistakenly assume that their casting modes allow volumetric crystallization of the alloy, hence the low cooling rate of ≤5 ° C / s. The low cooling rate leads to a coarse-grained structure of the casting - this is a common position, and the pressure arising in the melt, as a result of centrifugal forces, compacts the casting, but does not affect the grain. Simple calculations show that bulk crystallization (i.e., without diffusion) can take place at enormous pressures in the melt — more than 50 atm., Which exceeds the tensile strength of the mold material. But the main thing is that with an increase in pressure (i.e., with an increase in the mold rotation speed), segregation processes develop rapidly, when a more dense than aluminum, alloying metal or crystallizing intermetallic phase moves radially on the outer surface, the phenomenon of reverse segregation occurs, when fusible eutectic along the channels between the solidified crystals of α solid solution moves from the center to the periphery.

Технической задачей изобретения является создание способа получения крупногабаритных кольцевых полуфабрикатов из деформируемых алюминиевых сплавов, обладающих повышенными механическими характеристиками, низкой анизотропией свойств и минимальной газонасыщенностью.An object of the invention is to provide a method for producing large-sized ring semi-finished products from wrought aluminum alloys with improved mechanical characteristics, low anisotropy of properties and minimal gas saturation.

Изобретение поясняется чертежамиThe invention is illustrated by drawings.

На Фиг.1 показан пример установки для реализации способа, где 1 - печь сопротивления, 2 - герметичный плавильник, 3 - загрузочный люк, 4 - патрубок ввода металлопровода, 5 - герметизирующее уплотнение, 6 - жидкостный затвор из металла, 7 - герметизирующее электроизоляционное уплотнение, 8 - герметичная камера, 9 - съемная крышка, 13 - круглый стол, 10 - оребреный фланец, 11 - литейная цилиндрическая изложница с крышкой - 12, 14 - стакан-дозатор, 15 - прикрепленный вал, 16 - электродвигатель, 17 - клиноременная передача.Figure 1 shows an example of an installation for implementing the method, where 1 is a resistance furnace, 2 is an airtight melter, 3 is a loading hatch, 4 is a metal pipe inlet pipe, 5 is a sealing seal, 6 is a liquid shutter made of metal, 7 is a sealing electrical insulating seal 8 - sealed chamber, 9 - removable cover, 13 - round table, 10 - ribbed flange, 11 - cylindrical casting mold with cover - 12, 14 - metering cup, 15 - attached shaft, 16 - electric motor, 17 - V-belt drive .

На Фиг.2 показаны схема осадки, обкатки, подсадки с прошивкой, где а) осадка, б) обкатка до отпечатка, в) подсадка, г) прошивка, где 18 - наружный диаметр отливки, 19 - высота отливки, 20 - внутренний диаметр отливки.Figure 2 shows the scheme of precipitation, running, replanting with firmware, where a) sediment, b) running to the fingerprint, c) replanting, d) firmware, where 18 is the outer diameter of the casting, 19 is the height of the casting, 20 is the inner diameter of the casting .

На Фиг.3 показана схема разгонки.Figure 3 shows the acceleration circuit.

Для реализации поставленной задачи предложен способ получения крупногабаритных кольцевых полуфабрикатов (бандаж) из деформируемых алюминиевых сплавов, включающий операции литья, деформационной обработки и отжига, отличающийся тем, что отливку получают способом центробежного литья в среде инертного газа, причем расплав подают в изложницу с максимально возможным секундным расходом равным 1-4% в секунду в начале литья и 0,02-0,08% в секунду в конце литья от общей массы отливки при постепенном снижении расхода обратно пропорционально времени литья, а скорость вращения изложницы плавно увеличивают на 0,4-6,0% в минуту от начальной скорости; причем отливку подвергают двухступенчатой раскатке при обжатии 5-10% при каждом обороте (проходе) и суммарной деформации 25-30% на первой ступени и при обжатии 15-20% при каждом обороте (проходе) и суммарной деформации 65-70% на второй ступени.To achieve this goal, a method for producing large-sized ring semi-finished products (bandage) from wrought aluminum alloys is proposed, including casting, deformation processing and annealing operations, characterized in that the casting is obtained by centrifugal casting in an inert gas medium, and the melt is fed into the mold with the maximum possible second flow rate equal to 1-4% per second at the beginning of casting and 0.02-0.08% per second at the end of casting of the total mass of the casting with a gradual decrease in flow rate is inversely proportional to the time l ita, and the mold rotation speed is gradually increased by 0.4-6.0% per minute from the initial speed; moreover, the casting is subjected to a two-stage rolling during compression of 5-10% at each revolution (passage) and a total deformation of 25-30% at the first stage and during compression 15-20% at each revolution (passage) and a total deformation of 65-70% at the second stage .

Способ может быть реализован, например, на основе следующего устройства.The method can be implemented, for example, based on the following device.

Устройство (см. Фиг.1), содержит следующее оборудование: плавильную печь 1 с герметичным плавильником 2, в крышке которого находится загрузочный люк 3 и патрубок ввода металлопровода 4 (труба из сплава титана). Электрообогреваемый металлопровод выполнный в виде сифона, один конец которого через герметизирующее уплотнение 5 погружен в жидкостный затвор из расплава металла 6, а второй конец через герметизирующее электроизоляционное уплотнение 7 введен в герметичную камеру 8 центробежно-литьевой машины через съемную крышку 9. Внутри герметичной камеры установлен круглый стол 13, на котором крепится литейная цилиндрическая изложница 11 с крышкой 12. На дне изложницы, соосно со стаканом-дозатором, крепится распределительный оребренный фланец 10, воспринимающий удар струи заливаемого металла. На крышку изложницы сверху или на крышку герметичной камеры снизу соосно с изложницей и металлопроводом жестко крепится стакан-дозатор 14.The device (see Figure 1) contains the following equipment: a melting furnace 1 with a hermetic fuse 2, in the lid of which there is a loading hatch 3 and a metal conduit entry pipe 4 (titanium alloy pipe). An electrically heated metal conduit made in the form of a siphon, one end of which is immersed in a liquid seal from a molten metal 6 through a sealing seal 5, and the other end is inserted into a sealed chamber 8 of a centrifugal injection machine through a removable cover 9 through a sealing electrically insulating seal 7. a table 13 on which a casting cylindrical mold 11 with a lid 12 is mounted. At the bottom of the mold, coaxially with the dispenser glass, a distribution finned flange 10 is attached, Niemann cast metal shot stream. A metering cup 14 is rigidly attached to the mold cover on top or on the cover of the sealed chamber from below coaxially with the mold and the metal wire.

Стакан-дозатор представляет собой обогреваемый тигель, рассчитанный на объем 25-50 кг расплава, имеющий носок для слива металла и регулирующее стопорное устройство с затвором шиберного типа. Стопор имеет три положения: «закрыто», «открыто» (начало литья), «частично открыто» (в процессе литья).The dispenser glass is a heated crucible, designed for a volume of 25-50 kg of melt, having a sock for draining the metal and an adjusting locking device with a slide type shutter. The stopper has three positions: “closed”, “open” (start of casting), “partially open” (during casting).

Круглый стол при помощи жестко прикрепленного вала 15 приводится во вращение электродвигателем 16 через клиноременную передачу 17.The round table with the help of a rigidly attached shaft 15 is driven into rotation by an electric motor 16 through a V-belt drive 17.

Прогрев металлопровода 4 и стакана-дозатора 14 осуществляется от внешнего источника электрического питания.The heating of the metal wire 4 and the dispenser cup 14 is carried out from an external source of electrical power.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

В плавильнике 2 после загрузки исходного продукта закрывается крышка люка 3, и в установке создается инертная атмосфера путем последовательного вакуумирования до остаточного давления 0,5 мм рт.ст. и заполнения инертным газом до избыточного давления 0,05 атм.In the cooler 2, after loading the initial product, the manhole cover 3 closes and an inert atmosphere is created in the installation by successive evacuation to a residual pressure of 0.5 mm Hg. and filling with inert gas to an overpressure of 0.05 atm.

При достижении температуры металла в печи температуры плавления, в плавильную печь подается инертный газ, который через сифон барборирует через расплав, тем самым перемешивая его.When the temperature of the metal in the furnace reaches the melting temperature, an inert gas is supplied to the melting furnace, which through a siphon barbs through the melt, thereby mixing it.

Металлопровод и стакан-дозатор предварительно нагревается до температуры, превышающей температуру плавления металла на 10-50°C.The metal wire and the metering cup are preheated to a temperature that is 10-50 ° C higher than the melting temperature of the metal.

Затем, при достижении температуры металла в печи на 5-20°C превышающей температуру плавления металла, путем создания в плавильнике давления 0,3-0,7 атм, расплав по металлопроводу 4 подается в герметичную камеру центробежно литьевой машины.Then, when the temperature of the metal in the furnace is 5-20 ° C higher than the melting temperature of the metal, by creating a pressure of 0.3-0.7 atm in the smelter, the melt is fed through a metal wire 4 to the sealed chamber of a centrifugal injection machine.

Расплавленный металл по металлопроводу попадает в стакан-дозатор и заполняет его объем до фиксированного уровня, при этом стопор стакана-дозатора расположен в положении «Закрыто» и соответственно шиберный затвор закрыт.После заполнения металлом стакана-дозатора, положение стопора переводится в положение «Открыто», вследствии чего шиберный затвор открывается и расплав через носок стакана-дозатора попадает во вращающуюся изложницу на оребренный фланец, тем самым осуществляется начало процесса центробежного литья. Расплав попадая на вращающийся оребренный фланец центробежными силами прижимается на боковую стенку изложницы, постепенно заполняя ее объем к центру. Затем, через 1-3 сек, стопор переводится в положение «Частично открыто», шиберный затвор частично перекрывает носок стакана-дозатора, обеспечивая дальнейшую равномерную подачу расплава во вращающуюся изложницу. Частота вращения изложницы при центробежном литье составляет 500-2500 об/мин. После окончания литья процесс прекращается путем стравливания избыточного давления инертного газа в плавильнике.The molten metal through a metal wire enters the dispenser glass and fills its volume to a fixed level, while the stopper of the dispenser glass is in the “Closed” position and accordingly the slide gate is closed. After filling the dispenser glass with metal, the stopper position is set to the “Open” position as a result of which the slide gate opens and the melt through the nose of the dispenser glass enters the rotating mold on the ribbed flange, thereby starting the centrifugal casting process. The melt falling onto the rotating ribbed flange by centrifugal forces is pressed onto the side wall of the mold, gradually filling its volume to the center. Then, after 1-3 seconds, the stopper is moved to the “Partially open” position, the slide gate partially overlaps the toe of the dispenser glass, providing a further uniform flow of the melt into the rotating mold. The rotational speed of the mold during centrifugal casting is 500-2500 rpm. After casting is complete, the process is stopped by venting the inert gas overpressure in the smelter.

Изложница вращается до полного затвердевания расплава, которое осуществляется за счет охлаждения теплопередачей к стенке изложницы, происходящей по наружной поверхности и по торцам отливки (после образования усадочного зазора между отливкой и изложницей контактная передача с этих поверхностей частично заменяется теплоизлучением), а также за счет конвекции нейтрального газа со стороны свободной поверхности отливки. После охлаждения кольцевой заготовки вращение изложницы останавливается, открывается крышка герметичной камеры со стаканом-дозатором, затем открывается крышка изложницы. Далее, при помощи специального захвата за внутреннюю поверхность извлекается кольцевая заготовка.The mold rotates until the melt solidifies completely, which is carried out by cooling the heat transfer to the mold wall, occurring on the outer surface and along the ends of the casting (after the formation of the shrinkage gap between the casting and the mold, the contact transfer from these surfaces is partially replaced by heat radiation), as well as by neutral convection gas from the side of the free surface of the casting. After cooling the annular blank, the rotation of the mold stops, the lid of the sealed chamber with the dispenser glass opens, then the mold cover opens. Further, using a special grip on the inner surface, the annular workpiece is removed.

Плавильная печь охлаждается до кристаллизации жидкого затвора, вскрывается люк, производится новая загрузка исходного металла и, после создания в плавильнике инертной атмосферы и нагрева металла, производится повторный цикл литья кольцевых заготовок.The melting furnace is cooled until the liquid shutter crystallizes, the hatch opens, a new loading of the source metal is performed, and after the inert atmosphere is created in the smelter and the metal is heated, a repeated casting cycle of the ring blanks is performed.

В предлагаемом изобретении примеры даны применительно к сплавам промышленной группы АМг (4-7% Mg). Для получения мелкодисперсной структуры (зерна) предлагается увеличить скорость охлаждения сплава, подавая его непосредственно на холодную внутреннюю металлическую (сталь, чугун, медь) поверхность изложницы и создавая еще вихревое движение нейтрального газа в изложнице.In the present invention, examples are given in relation to alloys of the industrial group AMg (4-7% Mg). To obtain a finely dispersed structure (grain), it is proposed to increase the cooling rate of the alloy by feeding it directly to the cold internal metal (steel, cast iron, copper) surface of the mold and creating still vortex movement of the neutral gas in the mold.

Но при подаче небольшого количества расплава на холодную поверхность изложницы может происходить «размазывание» его и моментальная кристаллизация. Последующие слои не свариваются с предыдущими - возникают неслитины, как следствие, приходится значительно увеличивать припуски на механическую обработку. Поэтому в первый момент нужно подать в изложницу расплав с максимально возможной скоростью в количестве 1-4% от массы отливки, что даст возможность сформировать слой сплава 6-12 мм без неслитин и который надежно сваривается с предыдущими слоями расплава. Для поддержания стабильности условий формирования структуры слоев постепенно снижаем скорость литья, т.к. уменьшается радиус затвердевшей отливки и для формирования постоянного по толщине слоя требуется меньший объем расплава. Этот прием позволяет снизить уровень разнозерности отливки. Поскольку давление в жидкой части отливки непрерывно снижается (от максимального на внешнем радиусе до минимального на внутреннем), соответственно, пропорционально увеличивается скорость вращения формы (изложницы).But when a small amount of melt is fed onto the cold surface of the mold, it can “smear” and instant crystallization occurs. Subsequent layers are not welded to the previous ones - neslitins appear, as a result, it is necessary to significantly increase machining allowances. Therefore, at the first moment, it is necessary to apply the melt to the mold with the maximum possible speed in the amount of 1-4% of the weight of the casting, which will make it possible to form an alloy layer of 6-12 mm without neslitins and which can be reliably welded to the previous melt layers. To maintain the stability of the conditions of formation of the structure of the layers, we gradually reduce the casting speed, because the radius of the solidified casting is reduced, and a smaller melt volume is required to form a constant layer thickness. This technique allows you to reduce the level of variegation of the casting. Since the pressure in the liquid part of the casting continuously decreases (from maximum on the outer radius to minimum on the inner), accordingly, the speed of rotation of the mold (mold) is proportionally increased.

Пример 1. Для отливки из алюминиевого деформируемого сплава АМг6 размером D×d×H=1000×500×200 мм, массой 300 кг по известным в литературе графикам находим исходную скорость вращения n=400 об/мин.Example 1. For casting from an aluminum wrought alloy AMg6 with a size of D × d × H = 1000 × 500 × 200 mm and a mass of 300 kg, from the graphs known in the literature, we find the initial rotation speed n = 400 rpm.

- начальный расход металла (2%/c): 2 350 100 = 7   к г с

Figure 00000001
- initial metal consumption (2% / s): 2 350 one hundred = 7 to g from
Figure 00000001

- к концу литья (0,2%/c)- by the end of casting (0.2% / s) 0.2 350 100 = 0.7 к г с

Figure 00000002
0.2 350 one hundred = 0.7 to g from
Figure 00000002
- определим время затвердевания отливки- determine the solidification time of the casting 10,3 мин.10.3 minutes

- плавно увеличиваем скорость вращения на 5% от начальной 5 400 100 = 20 о б м и н

Figure 00000003
- smoothly increase the rotation speed by 5% of the initial 5 400 one hundred = twenty about b m and n
Figure 00000003

- к концу литья скорость равна: 400+20·10,3=606 об/мин- by the end of casting, the speed is: 400 + 20 · 10.3 = 606 rpm

Выше 12% увеличивать скорость не рекомендуется в связи с заметным развитием ликвационных процессов. При своего рода «ускорении» в 12%/мин в конце литья имеем n = 400 + 12 400 100 10,3 = 894   о б м и н

Figure 00000004
It is not recommended to increase the speed above 12% due to the noticeable development of segregation processes. With a kind of “acceleration” of 12% / min at the end of casting, we have n = 400 + 12 400 one hundred 10.3 = 894 about b m and n
Figure 00000004

Полученную методом центробежного литья кольцевую отливку гомогенизируют, обтачивают и подвергают разгонке и подсадке при температуре, исходя из оптимальной пластичности сплава. Данная операция обусловлена необходимостью дополнительного измельчения зерна и получения однородной структуры. На следующем этапе при необходимости в зависимости от сплава проводят отжиг, с целью снятия наклепа. Затем заготовку подвергают двухступенчатой раскатке на РПС (раскатной прокатный стан) при температуре оптимальной пластичности и обжатии 5-10% при каждом обороте (проходе) и суммарной деформации 15-25% на первой ступени и при обжатии 15-20% при каждом обороте (проходе) и суммарной деформации 65-70% на второй ступени. Литая, гомогенизированная, а тем более деформированная структура большинства алюминиевых сплавов допускает высокие обжатия. Большие обжатия уменьшают неравномерность деформации, способствуют получению горячекатаных полос с равномерной структурой и стабильными свойствами, обеспечивают высокую производительность. Однако в первых проходах из-за возможности появления трещин на боковых кромках вследствие интенсивного уширения рекомендуется назначать небольшие обжатия - в пределах 5-10%. В дальнейшем обжатия равномерно увеличивают, доводя до 15-20% при суммарной степени деформации 50-60% и более.The ring casting obtained by centrifugal casting is homogenized, grinded and subjected to distillation and replanting at a temperature based on the optimal ductility of the alloy. This operation is due to the need for additional grinding of the grain and obtain a homogeneous structure. In the next step, if necessary, depending on the alloy, annealing is performed to remove hardening. Then, the workpiece is subjected to two-stage rolling at the RPM (rolling mill) at a temperature of optimal ductility and compression of 5-10% at each revolution (pass) and a total deformation of 15-25% at the first stage and during compression 15-20% at each revolution (pass ) and a total strain of 65-70% in the second stage. Cast, homogenized, and even more so deformed structure of most aluminum alloys allows high compression. Large reductions reduce the unevenness of deformation, contribute to the production of hot-rolled strips with a uniform structure and stable properties, provide high performance. However, in the first passes, due to the possibility of cracks on the lateral edges due to intensive broadening, it is recommended to prescribe small reductions - within 5-10%. In the future, the reduction is uniformly increased, bringing to 15-20% with a total degree of deformation of 50-60% or more.

Пример 2. Маршрут раскатки кольцевого полуфабриката из отливки, полученной методом центробежного литья сплава АМг6, размерами D×d×H=1000×500×200 мм, Таблица 1. Состояние отливки - гомогенизированная, обточенная.Example 2. The rolling route of the ring semi-finished product from a casting obtained by centrifugal casting of an AMg6 alloy, dimensions D × d × H = 1000 × 500 × 200 mm, Table 1. The condition of the casting is homogenized, turned.

Таблица 1.Table 1. Маршрут раскатки кольцевого полуфабриката из алюминиевого сплава Амг6Amg6 aluminum alloy ring prefabricated rolling route №№ п/п№№ Перечень технологических операцийThe list of technological operations Толщина стенки кольца по проходам, ммThe wall thickness of the ring in the aisles, mm 1one Разгонка, подсадка при Acceleration, replanting at 250-200250-200 температуре 360-380°C.temperature 360-380 ° C. Суммарная деформация 20%Total strain 20% 22 Нагрев до температуры 420-440°C, выдержка не менее 4 часов.Heating to a temperature of 420-440 ° C, holding time for at least 4 hours. -- 33 Раскатка 1 на РПС при температуре 380-420°C в ступенчатом режимеRoll-out 1 on the RPS at a temperature of 380-420 ° C in step mode 200,0-184,0-165,6-149,0
Обжатия по проходам 8-10-10%
Суммарная деформация 25,5%
200.0-184.0-165.6-149.0
Passages 8-10-10%
Total strain 25.5%
4four Раскатка 2 на РПС при Rolling 2 on the RPS with 149,0-128,5-102,0149.0-128.5-102.0 температуре 380-420°C вtemperature 380-420 ° C in Обжатия по проходам 14-20%Passages 14-20% ступенчатом режимеstepped mode Суммарная деформация 68%Total deformation 68% 55 Отжиг при температуре 310-335°C, выдержка 30 мин.Annealing at a temperature of 310-335 ° C, holding for 30 minutes. --

Результаты проведенных структурных исследований и механических свойств представлены в Таблице 2The results of structural studies and mechanical properties are presented in Table 2

Таблица 2. Table 2. Механические свойства образцов из раскатных колец алюминиевого сплава АМг6 (после отжига)Mechanical properties of specimens from rolled rings of an aluminum alloy AMg6 (after annealing) №№ образцаSample No. Место вырезки образцаSample cut point Предел прочности, МПаTensile strength, MPa Предел текучести, МПаYield Strength, MPa Относительное удлинение, %Relative extension, % 1one долевоеshared 371371 213213 10,710.7 22 долевоеshared 378378 202202 10,710.7 33 поперечноеtransverse 354354 201201 11,711.7 4four поперечноеtransverse 352352 194194 11,011.0

Анализ газонасыщенности раскатных колец показал минимальное содержание газов в структуре. Анализ микроструктуры колец выявил равномерное распределение интерметаллидных фаз в структуре твердого раствора, а также отсутствие окисленных центров кристаллизации.Analysis of the gas saturation of the rolling rings showed a minimum gas content in the structure. An analysis of the microstructure of the rings revealed a uniform distribution of intermetallic phases in the structure of the solid solution, as well as the absence of oxidized crystallization centers.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет сократить количество операций при раскатке за счет получения отливки с мелкодисперсной структурой (зерна) и увеличить КИМ благодаря получению кольцевых заготовок методом центробежного литья по заданным режимам. Предложенные режимы раскатки позволяют получать кольцевые изделия из алюминиевых сплавов с повышенными механическими свойствами и низкой анизотропией свойств. Процесс не требует конструктивных изменений традиционного оборудования, а так же позволяет снизить энергосиловые параметры.Thus, the present invention allows to reduce the number of operations during rolling due to the production of castings with a finely dispersed structure (grain) and to increase the CMM due to the production of ring billets by centrifugal casting according to specified modes. The proposed rolling modes make it possible to obtain ring products from aluminum alloys with improved mechanical properties and low anisotropy of properties. The process does not require constructive changes to traditional equipment, and also allows you to reduce power parameters.

Claims (1)

Способ получения крупногабаритных кольцевых полуфабрикатов из деформируемых алюминиевых сплавов, включающий операции литья, деформационной обработки и отжига, отличающийся тем, что отливку получают способом центробежного литья в среде инертного газа, причем расплав подают в изложницу с максимально возможным секундным расходом, равным 1-4% в секунду в начале литья и 0,02-0,08% в секунду в конце литья от общей массы отливки при постепенном снижении расхода обратно пропорционально времени литья, а скорость вращения изложницы плавно увеличивают на 0,4-6,0% в минуту от начальной скорости, причем деформационную обработку осуществляют двухступенчатой раскаткой отливки при обжатии 5-10% при каждом проходе и суммарной деформации 25-30% на первой ступени и при обжатии 15-20% при каждом проходе и суммарной деформации 65-70% на второй ступени. A method for producing large-sized ring semi-finished products from wrought aluminum alloys, including casting, deformation processing and annealing operations, characterized in that the casting is produced by centrifugal casting in an inert gas medium, and the melt is fed into the mold with a maximum possible second flow rate of 1-4% in second at the beginning of casting and 0.02-0.08% per second at the end of casting of the total mass of the casting with a gradual decrease in consumption is inversely proportional to the casting time, and the mold rotation speed is gradually increasing t at 0.4-6.0% per minute from the initial speed, and the deformation processing is carried out by two-stage rolling of the casting during compression of 5-10% at each pass and the total deformation of 25-30% in the first stage and during compression of 15-20% at each pass and the total deformation of 65-70% in the second stage.
RU2012112660/02A 2012-04-03 2012-04-03 Method of producing large-size annular semis from wrought aluminium alloys RU2487776C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012112660/02A RU2487776C1 (en) 2012-04-03 2012-04-03 Method of producing large-size annular semis from wrought aluminium alloys

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012112660/02A RU2487776C1 (en) 2012-04-03 2012-04-03 Method of producing large-size annular semis from wrought aluminium alloys

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2487776C1 true RU2487776C1 (en) 2013-07-20

Family

ID=48791132

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012112660/02A RU2487776C1 (en) 2012-04-03 2012-04-03 Method of producing large-size annular semis from wrought aluminium alloys

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2487776C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106111709A (en) * 2016-08-31 2016-11-16 无锡派克新材料科技股份有限公司 A kind of huge aluminum alloy ring forging looping mill rolling method for control speed
RU2663916C2 (en) * 2016-04-04 2018-08-13 Николай Дмитриевич Шанин Solid-rolled strong frames from the centrifugally cast workpiece-washer manufacturing method
RU2762692C1 (en) * 2021-03-24 2021-12-22 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) Method for casting ring blanks from aluminum or magnesium alloys
RU2765561C1 (en) * 2021-03-24 2022-02-01 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) Method for casting ring castings from aluminum or magnesium alloys

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU233439A1 (en) * А. Ф. Шалаев METHOD OF MANUFACTURING OF CUTTINGS AND CUTS FOR ROLL FROM STEEL OR NON-FERROUS METALS
SU1738465A1 (en) * 1990-03-16 1992-06-07 Конструкторское бюро машиностроения Method of manufacturing annular forced pieces from hollow ingots
JP2000190020A (en) * 1998-12-22 2000-07-11 Kobe Steel Ltd Manufacture of plate and bar and manufacture of welded groove tube
RU2257171C2 (en) * 2001-12-07 2005-07-27 Государственное учреждение науки Российский научный центр "Восстановительная травматология и ортопедия" им. акад. Г.А. Илизарова Method for preventing relapses of shin deformation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU233439A1 (en) * А. Ф. Шалаев METHOD OF MANUFACTURING OF CUTTINGS AND CUTS FOR ROLL FROM STEEL OR NON-FERROUS METALS
SU1738465A1 (en) * 1990-03-16 1992-06-07 Конструкторское бюро машиностроения Method of manufacturing annular forced pieces from hollow ingots
JP2000190020A (en) * 1998-12-22 2000-07-11 Kobe Steel Ltd Manufacture of plate and bar and manufacture of welded groove tube
RU2257171C2 (en) * 2001-12-07 2005-07-27 Государственное учреждение науки Российский научный центр "Восстановительная травматология и ортопедия" им. акад. Г.А. Илизарова Method for preventing relapses of shin deformation

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2663916C2 (en) * 2016-04-04 2018-08-13 Николай Дмитриевич Шанин Solid-rolled strong frames from the centrifugally cast workpiece-washer manufacturing method
CN106111709A (en) * 2016-08-31 2016-11-16 无锡派克新材料科技股份有限公司 A kind of huge aluminum alloy ring forging looping mill rolling method for control speed
RU2762692C1 (en) * 2021-03-24 2021-12-22 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) Method for casting ring blanks from aluminum or magnesium alloys
RU2765561C1 (en) * 2021-03-24 2022-02-01 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) Method for casting ring castings from aluminum or magnesium alloys

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110284030B (en) Ultrasonic-assisted casting device and method for manufacturing aluminum-lithium alloy
CN108624767B (en) Manufacturing method of aluminum alloy hub
US9885097B2 (en) Aluminum alloy sheet for battery case use excellent in formability, heat dissipation, and weldability
RU2487776C1 (en) Method of producing large-size annular semis from wrought aluminium alloys
CN110538977B (en) Multidimensional shear flow casting device and method for weakening alloy segregation
CN108977677B (en) Modification treatment method for aluminum alloy in low-pressure casting process
CN105331909B (en) The still heat treatment method of semisolid Al-Si alloy rheo-diecasting part
CN105568022B (en) Low-cooling-rate sensitive high-nucleation-capacity AlNbTiBRE composite refining modifier used for aluminum alloy and preparation method of low-cooling-rate sensitive high-nucleation-capacity AlNbTiBRE composite refining modifier used for aluminum alloy
CN114351017A (en) Casting method and application of high-toughness high-heat-conductivity aluminum alloy ingot
Wang et al. Microstructure and mechanical properties of A356 aluminum alloy wheels prepared by thixo-forging combined with a low superheat casting process
CN107321942B (en) A kind of vertical casting-rolling technology of aluminium alloy and device
US9783871B2 (en) Method of producing aluminium alloys containing lithium
CN111230059B (en) Continuous casting and rolling process method for aluminum alloy and aluminum-based composite material
US20200407826A1 (en) Aluminum Casting Alloy, Aluminum Cast Component and Method for the Production of an Aluminum Cast Piece
CN111575511A (en) Method for improving micro-macro segregation of copper-tin alloy
RU120026U1 (en) DEVICE FOR CENTRIFUGAL CASTING OF RING CASTINGS IN AN INERT GAS
RU2520249C2 (en) Device for making ring ingots from magnesium alloy by spun casting in inert gas medium
CN109014086A (en) A kind of casting method of high-magnesium aluminum alloy
CN105344949A (en) New steel smelting-die casting technology
CN105734349A (en) High-strength and high-toughness cast aluminium alloy and preparation method thereof
CN212133335U (en) Semi-solid metal smelting and stirring device
CN107794419A (en) A kind of aluminium alloy polynary intermediate alloy and preparation method thereof
CN102234728A (en) Production method capable of improving grain size of AlSi7Mg
JP2012200731A (en) Casting apparatus, casting method and method for producing magnesium alloy billet
CN111922313A (en) Novel magnesium alloy semi-solid forming process

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150404

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20160210

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20160216

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170404