RU2571665C1 - Литейный антифрикционный сплав на основе алюминия для монометаллических подшипников скольжения и способ его изготовления - Google Patents
Литейный антифрикционный сплав на основе алюминия для монометаллических подшипников скольжения и способ его изготовления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2571665C1 RU2571665C1 RU2014134430/02A RU2014134430A RU2571665C1 RU 2571665 C1 RU2571665 C1 RU 2571665C1 RU 2014134430/02 A RU2014134430/02 A RU 2014134430/02A RU 2014134430 A RU2014134430 A RU 2014134430A RU 2571665 C1 RU2571665 C1 RU 2571665C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- aluminum
- alloy
- zinc
- lead
- Prior art date
Links
Landscapes
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии, в частности к производству литейных алюминиевых антифрикционных сплавов, используемых в машиностроении при изготовлении монометаллических подшипников скольжения. Литейный антифрикционный сплав содержит, мас. %: олово 5-11, свинец 2-4, медь 1,5-4,5, кремний 0,4-1,5, цинк 1,5-4,5, магний 1,5-4,5, титан 0,03-0,2, алюминий - остальное. Способ получения сплава включает расплавление алюминия, введение легирующих компонентов, выдержку при 800-840°C, дегазацию и модифицирование расплава в промежуточной емкости при температуре 780°C комплексным реагентом, содержащим гексафтортитан, тетрафторборат калия, гексафторсиликат калия, хлорид калия и гексахлорэтан, и заливку расплава с температурой 740-760°C в кокили или формы. Обеспечивается повышение антифрикционных и механических свойств монометаллических подшипников скольжения. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
Description
Область техники
Изобретение относятся к области металлургии, в частности к производству литейных алюминиевых антифрикционных сплавов с высокими трибологическими и прочностными характеристиками, используемыми в машиностроении при изготовлении монометаллических подшипников скольжения.
Предшествующий уровень техники
Монометаллические подшипники представляют собой подшипники скольжения в виде втулки, выполненной из антифрикционного металла или сплава, в которых опорная поверхность оси или вала скользит по рабочей (внутренней) поверхности втулки. Монометаллические подшипники получают из сплавов, обладающих достаточной прочностью и твердостью, чтобы при установке их в постели из стали или чугуна при рабочих температурах они могли сопротивляться потерям натяга. Для изготовления монометаллических подшипников применяются антифрикционные латуни и бронзы, например, класса БрОЦС.
Успешно применяются и монометаллические подшипники из алюминиевых сплавов. В ГОСТе 14113-78 раскрывается сплав марки АО3-7, содержащий компоненты при следующем соотношении, мас. %:
Олово | 2,5-3,5 |
Марганец | 0,5-0,8 |
Медь | 7,0-8,5 |
Кремний | 0,6-1,2 |
Алюминий | остальное |
Наиболее близким к предложенному сплаву является сплав АО9-2 по ГОСТ 14113-78 содержащий компоненты при следующем соотношении, мас. %:
Олово | 8,0-10,0 |
Медь | 2,0-2,5 |
Никель | 0,8-1,2 |
Кремний | 0,3-0,7 |
Алюминий | остальное |
Оба этих сплава предназначены для работы в следующих условиях.
Наиболее близкий способ изготовления литейного антифрикционного сплава раскрывается в монографии Буше Н.А. и др. Подшипники из алюминиевых сплавов, М., 1974, с.33-35.
Известный способ предполагает плавку литейных алюминиевых сплавов для монометаллических подшипников в графитовых, шамотографитовых, карборундовых тиглях или в металлических тиглях с нейтральной футеровкой. Вначале расплавляют чистый алюминий и отходы в виде лома подшипников, литейных прибылей и т.п. После их расплавления вводят лигатуры упрочняющих элементов и непосредственно перед рафинированием - лигатуры модифицирующих элементов и олово. Температура металла в печи в период плавки поддерживается на уровне 750-780°C. При заливке температура понижается до 720-740°C.
Рафинирование сплавов производят хлористыми солями, а также гексахлорэтаном. Заготовки для подшипников в виде втулок отливают в металлический водоохлаждаемый кокиль из чугуна.
К недостаткам всех известных технических решений можно отнести: недостаточную прочность сплавов, АО3-7 и АО9-2, их относительно низкую задиростойкость при повышенных значениях износа как самих сплавов так и стального контртела, затрудненную прирабатываемость.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является устранение присущих известным техническим решениям недостатков.
Поставленная задача решается литейным антифрикционным сплавом для монометаллических подшипников скольжения, включающим олово, медь, кремний и алюминий, дополнительно содержащим свинец, цинк, магний и титан при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Олово | 5-11 |
Свинец | 2-4 |
Медь | 1,5-4,5 |
Кремний | 0,4-1,5 |
Цинк | 1,5-4,5 |
Магний | 1,5-4,5 |
Титан | 0,03-0,2 |
Алюминий | остальное |
Поставленная задача также решается способом изготовления данного литейного антифрикционного сплава для монометаллических подшипников скольжения, в соответствии с которым осуществляют расплавление алюминия, последовательное введение легирующих компонентов в расплав алюминия, выдержку расплава при 800-840°C, слив расплава из печи в промежуточную емкость, последующую дегазацию и модифицирование расплава при температуре не ниже 780°C комплексным реагентом, включающим гексафтортитан, тетрафторборат калия, гексафторсиликат калия, хлорид калия и гексахлорэтан, и заливку расплава с температурой 740-760°C в кокили или формы с получением отливок.
В частных воплощениях способа поставленная задача решается тем, что олово, свинец и цинк вводят в расплав последними в виде тройной лигатуры.
Желательно заливку расплава для получения отливок осуществлять в подогретые формы в течение не более 100 секунд после дегазации и модифицирования.
Сущность изобретения состоит в следующем.
Предложенный сплав отличается от сплава-аналога дополнительным введением в состав сплава свинца, цинка, магния и титана, а также отсутствием никеля.
Свинец позволяет резко повысить антифрикционные свойства алюминиевых сплавов за счет образования на поверхностях трения при взаимодействии со смазкой так называемых «свинцовых мыл». Кроме того, образуя с оловом эвтектику, свинец упрочняет мягкие структурные составляющие и делает их более легкоплавкими. Благодаря этому, в зонах контакта при значительном повышении температуры до значений более 170°C задира и схватывания не происходит. Таким образом, свинец значительно повышает задиростойкость и улучшает прирабатываемость.
Цинк и магний упрочняют алюминиевую матрицу за счет вхождения в твердый раствор алюминия, а также за счет образования мелкодисперсных выделений вторых фаз на основе алюминия, меди и кремния. Цинк и магний входят в состав легкоплавкой эвтектики системы Sn-Pb, увеличивая ее прочность, пластичность и антифрикционные свойства всего сплава.
Титан модифицирует алюминиевые сплавы, уменьшая размеры зерен алюминия, что естественно уменьшает размеры стыков между зернами и увеличивает их количество, способствуя равномерному распределению мягкой фазы на основе эвтектик Sn-Pb, и улучшает структуру ее составляющих таким образом, что приводит к улучшению эксплуатационных характеристик.
Важно, чтобы свинец, цинк, магний и титан находились в сплаве в совокупности и в заявленных количествах, потому что только их совместное влияние, улучшающее структуру сплава и эвтектики, позволяет достичь декларируемого технического результата.
Выход за заявленные интервалы содержания компонентов не позволяют достичь необходимого уровня свойств.
Так, содержание свинца менее 2 мас. % приводит к падению задиростойкости на 50-60%, увеличению давления при приработке на 35-40%, увеличению износа на 30-40%, а содержание выше 4 мас. % вызывает значительную ликвацию эвтектики в сплаве и приводит к снижению прочностных свойств на 20-25%
Уменьшение содержания цинка менее 1,5 мас. % приводит к недостаточному упрочнению и недостаточной антифрикционности сплава а более 4,5% - делает сплав излишне твердым, что отрицательно влияет на все параметры антифрикционности.. Введения магния в количестве менее 1,5 мас. % приводит к недостаточному упрочнению и недостаточной антифрикционности сплава, а более 4,5 мас. % - делает сплав излишне твердым, что отрицательно влияет на все параметры антифрикционности. Влияние магния более существенно по сравнению с влиянием цинка.
Содержание титана в сплаве менее 0,03 оказывает недостаточный модифицирующий эффект, а содержание титана более 0,2 мас. % не приводит к увеличению центров кристаллизации, а только к увеличению размеров выделений на его основе, провоцируя появление усталостных трещин.
Что касается дорогостоящего никеля, то он повышает все технологических температуры плавки, модифицирования и литья, что отрицательно сказывается на литейных свойствах и повышает угар остальных легирующих элементов. Повышение механических свойств сплава обеспечивается другими элементами (Zn, Mg). В отсутствии никеля антифрикционные свойства повышаются.
Режимы получения предложенного сплава выбраны из следующих соображений. Выбор температуры расплава перед дегазацией и модифицированием в интервале температур от 800 до 840°C обусловлен тем, что медь, кремний и магний образуют в сплаве тугоплавкие включения, которые не достаточно растворяются при более низких температурах. Температура расплава при заливке в кокили или другие формы в интервале 740-760°C позволяет обеспечить минимальные внутренние напряжения при достаточном качестве отливки (отсутствие горячих трещин).
Известная технология предусматривает две отдельные технологические операции - модифицирование лигатурами титана и/или бора и после этого - рафинирование хлористыми солями и гексахлорэтаном. При проведении плавки параметры плавки данных сплавов не гарантируют полное растворение тугоплавких компонентов (меди и никеля) при температуре расплава 750-780°C.
В нашем случае эти операции в наиболее желательном воплощении изобретения объединены в одну (дегазация - модифицирование), для чего используется специальный реагент, содержащий гексафтортитан, тетрафторборат калия, гексафторсиликат калия, хлорид калия и гексахлорэтан. Кроме того, заливка с 720-740°C не обеспечивает необходимых литейных свойств расплава.
Такие компоненты сплава, как олово, свинец и цинк, в расплав вводят в виде тройной лигатуры последними, что позволяет значительно снизить их угар. Для уменьшения растрескивания отливок желательно литье сплава проводить в подогретые кокили или формы. Оптимальной является температура подогрева 120-140°C. В процессе разливки расплавленного сплава необходимо контролировать время разливки - чем меньше время разливки, тем лучше получаются отливки. Желательно, чтобы время разливки не превышало 100 секунд для всего ковша после дегазации. Можно разливать несколько ковшей в течение одной плавки.
Выбор температуры расплава в плавильной печи в интервале температур от 800 до 840°C обусловлен тем, что более низкие температуры не гарантируют полного растворения тугоплавких фаз, имеющихся в шихте (CuAl2, MgSi, Si и др.), или их появления на ранних стадиях обработки расплава. Более высокие температуры приводят к увеличению угара легирующих элементов, особенно цинка, и газонасыщению расплава. Затем из печи расплав сливается в миксер или промежуточный тигель небольшими порциями для обеспечения оптимального времени последующей разливки в окончательные формы (не более 100 с). Там происходит операция дегазации и модифицирования комплексом солей и гексахлорэтана при температуре не ниже 780°C.
После этого расплав выстаивается, с его поверхности снимается шлак до чистого зеркала металла, время от слива из плавильной печи до окончания снятия шлака составляет 150-180 с.
Разливка металла в формы осуществляется при температуре 740-760°C в течение 100 с. Такой температурно-временной интервал обусловлен образованием в расплаве первых закристаллизовавшихся частиц (центров кристаллизации), обеспечивающих оптимальный размер зерен в готовом изделии при минимальных уровнях внутренних напряжений и минимальной вероятности образования горячих трещин. Для дополнительного снижения внутренних напряжений и вероятности образования горячих трещин предлагается производить нагрев заливаемых форм до 100-120°C.
Из плавильной печи можно производить несколько сливов расплава в миксер или промежуточный ковш, чтобы обеспечить разливку металла в формы за 100 с. Не рекомендуется принудительно охлаждать формы с отливками.
Термическая обработка состоит из отжига отливок при температуре 250-300°C в течение 10-12 часов. Это полностью прекращает естественное старение, которое без термической обработки длится в течение 1 года и приводит к изменению свойств примерно в 1.5 раза.
Пример осуществления изобретения.
Получали сплав в соответствии с вышеописанным способом.
Составы сплава и параметры его получения приведены в таблице 1.
В таблице 2 приведены характеристики полученного сплава.
Claims (4)
1. Литейный антифрикционный сплав для монометаллических подшипников скольжения, включающий олово, медь, кремний и алюминий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит свинец, цинк, магний и титан при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Олово 5-11
Свинец 2-4
Медь 1,5-4,5
Кремний 0,4-1,5
Цинк 1,5-4,5
Магний 1,5-4,5
Титан 0,03-0,2
Алюминий остальное
2. Способ изготовления литейного антифрикционного сплава по п.1, включающий расплавление алюминия, последовательное введение легирующих компонентов в расплав алюминия, выдержку расплава при 800-840°C, слив расплава из печи в промежуточную емкость, последующую дегазацию и модифицирование расплава при температуре не ниже 780°C комплексным реагентом, содержащим гексафтортитан, тетрафторборат калия, гексафторсиликат калия, хлорид калия и гексахлорэтан, и заливку расплава с температурой 740-760°C в кокиль или форму с получением отливки.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что олово, свинец и цинк вводят в расплав алюминия последними в виде тройной лигатуры.
4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что заливку расплава осуществляют в подогретую до 100-120°C форму в течение не более 100 секунд после дегазации и модифицирования.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014134430/02A RU2571665C1 (ru) | 2014-08-25 | 2014-08-25 | Литейный антифрикционный сплав на основе алюминия для монометаллических подшипников скольжения и способ его изготовления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014134430/02A RU2571665C1 (ru) | 2014-08-25 | 2014-08-25 | Литейный антифрикционный сплав на основе алюминия для монометаллических подшипников скольжения и способ его изготовления |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2571665C1 true RU2571665C1 (ru) | 2015-12-20 |
Family
ID=54871438
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014134430/02A RU2571665C1 (ru) | 2014-08-25 | 2014-08-25 | Литейный антифрикционный сплав на основе алюминия для монометаллических подшипников скольжения и способ его изготовления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2571665C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2702530C1 (ru) * | 2018-11-28 | 2019-10-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") | Антифрикционный алюминиевый литейный сплав для монометаллических подшипников скольжения |
RU2702531C1 (ru) * | 2018-11-28 | 2019-10-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") | Антифрикционный алюминиевый литейный сплав для монометаллических подшипников скольжения |
RU2808313C1 (ru) * | 2023-07-05 | 2023-11-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Институт легких материалов и технологий" | Флюс для модифицирования алюминиевых сплавов |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2087577C1 (ru) * | 1996-01-10 | 1997-08-20 | Николай Александрович Буше | Сплав для подшипников на основе алюминия и способ изготовления биметаллической заготовки для подшипников из этого сплава |
RU2226569C1 (ru) * | 2002-07-31 | 2004-04-10 | Васин Владимир Алексеевич | Литейный антифрикционный сплав на основе алюминия |
RU2329321C2 (ru) * | 2006-05-10 | 2008-07-20 | Новосибирский государственный технический университет | Антифрикционный сплав на основе алюминия |
-
2014
- 2014-08-25 RU RU2014134430/02A patent/RU2571665C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2087577C1 (ru) * | 1996-01-10 | 1997-08-20 | Николай Александрович Буше | Сплав для подшипников на основе алюминия и способ изготовления биметаллической заготовки для подшипников из этого сплава |
RU2226569C1 (ru) * | 2002-07-31 | 2004-04-10 | Васин Владимир Алексеевич | Литейный антифрикционный сплав на основе алюминия |
RU2329321C2 (ru) * | 2006-05-10 | 2008-07-20 | Новосибирский государственный технический университет | Антифрикционный сплав на основе алюминия |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ГОСТ 14113-78. Сплавы алюминиевые антифрикционные. Марки. 01.01.1980. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2702530C1 (ru) * | 2018-11-28 | 2019-10-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") | Антифрикционный алюминиевый литейный сплав для монометаллических подшипников скольжения |
RU2702531C1 (ru) * | 2018-11-28 | 2019-10-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") | Антифрикционный алюминиевый литейный сплав для монометаллических подшипников скольжения |
RU2808313C1 (ru) * | 2023-07-05 | 2023-11-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Институт легких материалов и технологий" | Флюс для модифицирования алюминиевых сплавов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6495246B2 (ja) | アルミニウム合金及びダイカスト鋳造方法 | |
EP3443130B1 (en) | Gray cast iron inoculant | |
TWI500775B (zh) | 鋁合金及其製造方法 | |
JP5085839B2 (ja) | シリンダヘッドのためのねずみ鋳鉄 | |
CN110438358B (zh) | 一种用于过共晶铝硅铜合金的复合变质剂及制备方法 | |
CN100462462C (zh) | 高强高韧7055铝合金的制备方法 | |
US20210180159A1 (en) | Aluminum alloy for die casting and method of manufacturing cast aluminum alloy using the same | |
JPH0967635A (ja) | 強度と靱性に優れた高圧鋳造によるアルミニウム合金鋳物とその製造方法 | |
RU2571665C1 (ru) | Литейный антифрикционный сплав на основе алюминия для монометаллических подшипников скольжения и способ его изготовления | |
CN113122739A (zh) | 一种提高a356铝合金力学性能的工艺方法 | |
KR102191138B1 (ko) | 도어록 다이캐스팅용 알루미늄 합금 및 그 제조방법 | |
US2189198A (en) | Copper-titanium alloy | |
CN107177785A (zh) | 衬套及衬套的制备方法和装置 | |
RU2700218C2 (ru) | Способ получения детали, выполненной из низкокремнистого алюминиевого сплава | |
JP7293696B2 (ja) | アルミニウム合金鋳造材およびその製造方法 | |
JP5282546B2 (ja) | 耐摩耗性に優れた高強度厚肉球状黒鉛鋳鉄品 | |
JP5282547B2 (ja) | 耐摩耗性に優れた高強度厚肉球状黒鉛鋳鉄品 | |
CN110373581B (zh) | 一种多性能铝合金及其快速热处理工艺 | |
KR100323300B1 (ko) | 은 무함유 저가의 고강도용 알루미늄 주조합금 및 그 제조방법 | |
CN109536774B (zh) | 铜合金材料、制备方法及滑动轴承 | |
JP4562244B2 (ja) | 高清浄度鋼の製造方法 | |
JPH11279670A (ja) | 亜鉛合金の鋳返し時に使用するマグネシウム含量調整用母合金 | |
US1352322A (en) | Metallic alloy and method of making same | |
US1912382A (en) | Method of making and casting aluminum alloys | |
CN108779521B (zh) | 低压铸造用铝合金 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160826 |