UA82437C2 - Спосіб термообробки виливків, виготовлених із розплаву легкого металу, зокрема із розплаву алюмінію - Google Patents

Спосіб термообробки виливків, виготовлених із розплаву легкого металу, зокрема із розплаву алюмінію Download PDF

Info

Publication number
UA82437C2
UA82437C2 UAA200609456A UAA200609456A UA82437C2 UA 82437 C2 UA82437 C2 UA 82437C2 UA A200609456 A UAA200609456 A UA A200609456A UA A200609456 A UAA200609456 A UA A200609456A UA 82437 C2 UA82437 C2 UA 82437C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
temperature
melt
castings
low temperature
casting
Prior art date
Application number
UAA200609456A
Other languages
English (en)
Russian (ru)
Inventor
Франц Йозеф Файкус
Original Assignee
Хидро Алюминиум Дойчланд Гмбх
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 Хидро Алюминиум Дойчланд Гмбх filed Critical Хидро Алюминиум Дойчланд Гмбх
Publication of UA82437C2 publication Critical patent/UA82437C2/uk

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/043Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with silicon as the next major constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34Methods of heating
    • C21D1/44Methods of heating in heat-treatment baths
    • C21D1/46Salt baths
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/04Hardening by cooling below 0 degrees Celsius

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Винахід стосується способу термообробки виливків, виготовлених із розплаву легкого металу, зокрема із розплаву алюмінію, згідно з яким особливо ефективно і дешево можуть бути усунуті внутрішні напруження у виливках складної форми також у рамках серійного виробництва. Для цього виливок гартують після виливання чи після нагрівання, після гартування охолоджують до низької температури, по закінченні охолодження до низької температури раптово нагрівають до високої температури шляхом занурення у сольовий розплав, температура якого перевищує температуру кипіння води при нормальному тискові.

Description

Опис винаходу
Винахід стосується способу термообробки виливків, виготовлених із розплаву легкого металу, зокрема із 2 розплаву алюмінію.
Від виготовлених із легких металів виливків, які під час експлуатації зазнають значних навантажень, вимагається максимальна міцність. Сказане дійсне для виготовлених із алюмінію головок блоків циліндрів двигунів внутрішнього згоряння, які -зокрема у разі дизельних двигунів - внаслідок все зростаючих максимальних тисків циклу під час експлуатації зазнають значних навантажень. 70 Високої міцності виробів із легких металів можна досягти шляхом вибору відповідного сплаву, який після затвердівання піддають термообробці. Так, наприклад, у разі тверднучих алюмінієвих сплавів є можливість шляхом застосування так званої Т6/17-термообробки значно підвищити рівень міцності. При цьому максимальне підвищення досягається тоді, коли виливки після дифузійного відпалу піддають різкому охолодженню у водяній бані, а потім витримують у теплі. 19 Одначе перевагам швидкого охолодження водою протистоїть недолік, який полягає у тому, що зокрема при швидкому охолодженні виливок складної форми у них можуть виникнути внутрішні напруження Ці внутрішні напруження ведуть до того, що загартована деталь хоча і має підвищену міцність, але ця міцність може бути компенсована, а то й перевищена недоліками, зумовленими внутрішніми напруженнями.
Для боротьби з недоліками, пов'язаними з гартуванням, у статті Т. Кучера |Т. Соиспег "ОрпіЇ доепспіпо ої 20 аїцтіпіцт : гебігй ої а Ше-кпом/п ргосез5"|), опублікованій у журналі Неаї Тгеайпд/жовтень 1983, стор. 30 і наступні, запропонована додаткова термообробка, при якій виливки після гартування занурюють у ванну з рідким азотом, температура якого становить близько -1962С. При цій температурі виливки витримують доти, доки в них не встановиться однорідний розподіл температури.
Після досягнення однорідного розподілу температури відомими методами здійснюють швидке нагрівання с 25 виливка, охолодженого до низької температури. Для такого швидкого нагрівання охолоджений виливок піддають (У обробці струменем гарячої водяної пари або занурюють у гарячу водяну баню.
Завдяки швидкому нагріванню до високої температури відбувається вирівнювання профілю напружень, що встановився при гартуванні виливка. Цей ефект можна пояснити тим, що при гартуванні від серцевини виливка у напрямку зовнішньої поверхні встановлюється спадний градієнт температури. їв. 30 При цьому внаслідок тенденції поверхневого шару до стягування виникають значні напруження стиснення со між поверхневими шарами і серцевинною зоною виливка.
Після охолодження виливка до низької температури і наступного різкого нагрівання поверхневий шар ч нагрівається, а серцевинна зона залишається холодною. Оскільки розширення серцевини виливка стримується, Га його зовнішні зони внаслідок нагрівання зазнають напружень стиснення, протилежних напруженням стиснення,
Зо що виникали в результаті гартування. Таким чином, раптове нагрівання після глибокого охолодження є інверсією со процесу гартування як з точки зору здійснюваних заходів, так і з точки зору виникаючих напружень у виливку.
Практичні досліди показали, що хоча відомим методом швидкого нагрівання (рпії-Оцепспіпо) і можуть бути отримані виливки, що мають властивості, кращі від властивостей виливок, отриманих лише звичайним /«Ф гартуванням, така обробка малоефективна для масштабного серійного виробництва 70 Тому, виходячи із описаного рівня технікию, задачею винаходу є розробка способу термообробки, який в) с ефективно усуває внутрішні напруження у виливках складної форми, і одночасно дешево і ефективно може бути
Із» застосований у рамках серійного виробництва.
Ця задача згідно з винаходом вирішена у способі термообробки виливків, виготовлених із розплаву легкого металу, зокрема із розплаву алюмінію, тим, що виливок після нагрівання чи від температури розплаву різко охолоджують, після гартування охолоджують до низької температури, а потім раптово нагрівають до високої со температури шляхом занурення у сольовий розплав, температура якого вища від температури кипіння води при км нормальному тискові.
В основу винаходу покладена ідея покращення незначної нагрівальної ефективності використовуваної для т. цієї цілі водяної пари шляхом використання сольового розплаву для швидкого нагрівання виливків. Перевага з 50 відповідного винаходові використання сольового розплаву полягає у тому, що такий розплав може бути нагрітий до температур, значно вищих від точки кипіння води при нормальному тискові. Так, розплави солей без проблем "м можуть бути нагріті до температур 150922 і вище. З метою досягнення якомога більшої різниці температур між низькою температурою виливка і температурою ванни з розплавом температура сольового розплаву може становити 2502С і вище.
Інша перевага застосування сольового розплаву як середовища для передачі тепла під час раптово
ГФ) здійснюваного нагрівання виливків полягає у тому, що теплопередача між сольовим розплавом і виливками значно краща, ніж у разі використовуваної згідно з рівнем техніки водяної пари. До того ж, обходження з дні розплавами солей - незважаючи на значно вищі температури - значно простіше, ніж у разі водяної пари. во В результаті завдяки здійснюваному згідно з винаходом у ванній сольового розплаву різкому нагріванню попередньо охолоджених до низької температури виливок може бути значно покращений суттєвий для усього процесу теплопередачі температурний градієнт. Більший температурний градієнт принципово сприяє кращій компенсації внутрішніх напружень, що утворилися при гартуванні виливків.
Таким чином, винахід не лише надає у розпорядження дешево і надійно здійснюваний спосіб термообробки виливків, але й забезпечує кращі у порівнянні з рівнем техніки параметри литих виробів. Так, за допомогою б5 відповідного винаходові способу можуть бути виготовлені високоякісні литі вироби із легкого металу, зокрема із алюмінію, навіть у разі, коли вони мають особливо складну, тонко структуровану форму, як, наприклад, у разі головок блоків циліндрів двигунів внутрішнього згоряння.
В принципі винахід може бути застосований незалежно від того, яким чином було здійснене гартування виливків. Одначе особливо ефективним виявився спосіб у разі, коли виливки були загартовані відомим чином за допомогою води чи охолоджувального засобу з порівнюваною ефективністю.
З огляду на намагання досягти максимальної різниці між низькою температурою, до якої охолоджуються виливки після гартування, і температурою ванни з сольовим розплавом, в якій охолоджені виливки різко нагріваються, бажано, щоб низька температура становила принаймні -1802С. Це може бути забезпечено у разі, 7/0 Коли загартовані виливки для охолодження занурюють у рідкий азот, який при нормальному тискові має температуру близько -19620.
У іншій, описаній вище формі виконання винаходу передбачено, що сольовий розплав нагрітий до температури принаймні 1502С, зокрема до температури принаймні 2502С, щоб досягти великої різниці температур між ванною глибокого охолодження і ванною швидкого нагрівання.
Для надійного досягнення високої температури ванни, а також високої теплопровідності розплаву концентрація солі у використовуваному згідно з винаходом розплаві становить переважно щонайменше 9вмас.Оо. При цьому як солі використовують переважно нітрати і/або хромати, зокрема нітрати і хромати лужних і лужноземельних металів, такі як МаМмОз, КМО»з чи Ма»СтоО,.
Практичні досліди на головках блоків циліндрів, відлитих із алюмінієвого сплаву АІЗіІ/МаСи0,5, виразно підтвердили ефективність відповідного винаходові способу.
Головки блоків циліндрів від температури 5202 охолоджували у воді до температури близько 602С. Після короткої паузи на повітрі здійснювали глибоке охолодження у рідкому азоті при температурі -1962С. При цьому тривалість охолодження була достатньою для встановлення однорідного, рівномірного розподілу температури у кожній головці блоків циліндрів. Після досягнення цього стану здійснювали раптове нагрівання до температури с близько 24026. о
Для цього головки блоків циліндрів занурювали у сольовий розплав з температурою понад 2502, який складався на 52мас.бо із Мамо з, на 46,4мас.бо із КМО»з, на 1,З3мас.бо із МО» і на 0,24мас.бо із Ма»СтО). В ході першого досліду різко нагріті від низької температури до температури розплаву головки блоків циліндрів охолоджували до кімнатної температури шляхом промивання водою. Це здійснювали для надійного змивання - залишків солей. В ході другого досліду різко нагріті головки блоків циліндрів протягом тривалого часу со охолоджували на стоячому повітрі до кімнатної температури.
На фіг.1 зображено хід температури Т виливка під час відповідної винаходові термообробки в часі. При «І цьому хід температури у досліді з охолодженням швидко нагрітих головок циліндрів водою позначений на фіг.1 с кривою "швидке нагрівання ях вода", а хід температури у досліді з охолодженням швидко нагрітих головок блоків
Зо циліндрів повітрям позначений на фіг.1 кривою "швидке нагрівання «- повітря". (ге)
Завдяки застосуванню відповідного винаходові способу внутрішні напруження в головках блоків циліндрів можуть бути зменшені до такого рівня, який досягається при звичайній технології лише тоді, коли після нагрівання виливків здійснюють не швидке охолодження у воді, а порівняно повільне охолодження на повітрі. «
Фіг.2 ілюструє це досягнення відповідного винаходові способу. При охолодженні на повітрі після нагрівання виливків утворюються внутрішні напруження в діапазоні лише 21МПа. Це значення на фіг.2 позначене - с стовпчиком "Повітря". Правда, виливки, повільно охолоджені на повітрі, мають низьку міцність. Якщо після "» нагрівання виливків здійснювати різке охолодження у воді, то рівень внутрішніх напружень у головках блоків " циліндрів, які традиційно охолоджують лише водою до 602С без наступного циклу глибокого охолодження і швидкого нагрівання, становить 103МПа. Відповідне значення на фіг. 2 представлене стовпчиком "Вода 60". Якщо після гартування у воді здійснюють описану вище відповідну со винаходові термообробку, то для випадку, коли після швидкого нагрівання виливків до 240 оС здійснюють ко охолодження водою, внутрішні напруження становлять близько 42МПа (стовпчик "швидке нагрівання ж вода" на фіг.2). Ще краще зменшення внутрішній напружень досягають, коли головки циліндрів після швидкого нагрівання т. повільно охолоджують на повітрі до кімнатної температури (стовпчик "швидке нагрівання к повітря" на фіг.2). з 250 Головки циліндрів, теплову обробку яких здійснювали таким чином відповідно до винаходу, при значно вищій міцності мають внутрішні напруження 27МПа, що лише на бМПа більше, ніж у разі чистого охолодження на "м повітрі. Таким чином, винахід уможливлює використання переваг гартування, здійснюваного з високою швидкістю охолодження, а саме підвищення міцності виливка, не за рахунок значних внутрішніх напружень.
Отримані виливки мають високу міцність при одночасно мінімізованих внутрішніх напруженнях, і відповідно до 99 цього придатні до практичної експлуатації з найвищими навантаженнями.
Ф) ко

Claims (11)

  1. Формула винаходу бо 1. Спосіб термообробки виливків, виготовлених із розплаву легкого металу, зокрема із розплаву алюмінію, згідно з яким виливок
    - гартують після виливання чи після нагрівання,
    - після гартування охолоджують до низької температури,
    - по закінченні охолодження до низької температури раптово нагрівають до високої температури шляхом бо занурення у сольовий розплав, температура якого перевищує температуру кипіння води при нормальному тискові.
  2. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що гартування виливка здійснюють з використанням води.
  3. З. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що низька температура нижча, ніж -18096.
  4. 4. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що виливок для охолодження до низької температури занурюють у рідкий азот.
  5. 5. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що виливок витримують при низькій температурі доти, доки температура його серцевини в основному не зрівняється з низькою температурою.
  6. 6. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що сольовий розплав нагрівають до температури щонайменше 150 ес.
  7. 7. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що сольовий розплав нагрівають до температури щонайменше 250 ес.
  8. 8. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що сольовий розплав має концентрацію 75 солі щонайменше 98 мас.9о.
  9. 9. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що як солі у сольовому розплаві використовують нітрати і/або хромати, зокрема нітрати і хромати лужних і лужноземельних металів, такі як МмМамоз, КМО»з чи МаоСтоО,.
  10. 10. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що виливки є головками блоків Циліндрів двигунів внутрішнього згоряння.
  11. 11. Спосіб за будь-яким з пунктів 1-9, який відрізняється тим, що виливки є блоками циліндрів двигунів внутрішнього згоряння. с 7 о че (зе) с Зо со
    - . и? со ко о що ко 60 б5
UAA200609456A 2004-03-24 2005-03-22 Спосіб термообробки виливків, виготовлених із розплаву легкого металу, зокрема із розплаву алюмінію UA82437C2 (uk)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004014827A DE102004014827B3 (de) 2004-03-24 2004-03-24 Verfahren zum Wärmebehandeln von aus einer Leichtmetallschmelze, insbesondere einer Aluminiumschmelze, erzeugten Gussteilen
PCT/EP2005/003023 WO2005093114A1 (de) 2004-03-24 2005-03-22 „uphill“-verfahren zum wärmebehandlung und zur reduzierung von eigenspannungen von aus einer leichtmetallschmelze, insbesondere einer aluminiumschmelze, erzeugten gussteilen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA82437C2 true UA82437C2 (uk) 2008-04-10

Family

ID=34625838

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAA200609456A UA82437C2 (uk) 2004-03-24 2005-03-22 Спосіб термообробки виливків, виготовлених із розплаву легкого металу, зокрема із розплаву алюмінію

Country Status (11)

Country Link
US (1) US20070102074A1 (uk)
EP (1) EP1727920A1 (uk)
JP (1) JP2007530779A (uk)
CN (1) CN1839212A (uk)
CA (1) CA2529019A1 (uk)
DE (1) DE102004014827B3 (uk)
MX (1) MXPA06000097A (uk)
RU (1) RU2005140024A (uk)
UA (1) UA82437C2 (uk)
WO (1) WO2005093114A1 (uk)
ZA (1) ZA200600021B (uk)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006057660B4 (de) * 2006-12-07 2019-08-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Druckgießen von Bauteilen und Verwendung einer Sprühvorrichtung einer Druckgießvorrichtung
FR2917751B1 (fr) 2007-06-22 2011-04-01 Montupet Sa Procede de traitement thermique de culasses en alliage a base d'aluminuim, et culasses presentant des proprietes de resistance a la fatigue ameliorees
DE102009008839A1 (de) * 2009-02-13 2010-08-19 Volkswagen Ag Einteiliger Gussquerlenker sowie Verfahren zur Herstellung desselben
DE102011052514B4 (de) * 2011-08-09 2018-04-19 Ks Huayu Alutech Gmbh Verfahren zur Vergütung eines durch Druckgießen hergestellten Zylinderkurbelgehäuses
CN105220090B (zh) * 2015-07-23 2017-04-05 中北大学 一种真空高压压铸铝合金铸件热处理方法
CN105483460A (zh) * 2015-11-27 2016-04-13 贵州航天风华精密设备有限公司 一种具有抗疲劳性能的铝合金及其热处理方法
CN105463352B (zh) * 2015-12-04 2017-10-31 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 一种以AlSi10Mg为基底的3D打印薄壁件的热处理方法及3D打印薄壁件

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2949392A (en) * 1958-12-18 1960-08-16 Aluminum Co Of America Method of relieving residual stresses in light metal articles
US4030947A (en) * 1975-09-10 1977-06-21 Kemper Eugene L Heating treatment method and system of utilizing same
US4739622A (en) * 1987-07-27 1988-04-26 Cryogenics International, Inc. Apparatus and method for the deep cryogenic treatment of materials
US4968358A (en) * 1989-03-07 1990-11-06 Air Products And Chemicals, Inc. Vapor phase uphill quenching of metal alloys using fluorochemicals

Also Published As

Publication number Publication date
WO2005093114A1 (de) 2005-10-06
JP2007530779A (ja) 2007-11-01
MXPA06000097A (es) 2006-06-27
CA2529019A1 (en) 2005-10-06
ZA200600021B (en) 2007-01-31
US20070102074A1 (en) 2007-05-10
DE102004014827B3 (de) 2005-06-30
EP1727920A1 (de) 2006-12-06
CN1839212A (zh) 2006-09-27
RU2005140024A (ru) 2006-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
UA82437C2 (uk) Спосіб термообробки виливків, виготовлених із розплаву легкого металу, зокрема із розплаву алюмінію
CN108220851B (zh) 一种金属结构件及其加工方法
CN101372726B (zh) 厚大形球墨铸铁模具热处理方法
RU2007127862A (ru) Термическая обработка отливок из алюминиевого сплава, полученных методом литья под высоким давлением
CN108866285A (zh) 一种大型模块模具钢调质热处理方法
JP2016540108A (ja) 非調質鋼の製造方法
US20150252460A1 (en) Method for improving mechanical properties of aluminum alloy castings
NL2006382C2 (en) A method of heat treating a nodular cast iron.
CN106555037B (zh) 一种热脱模含CrNi钢锭去应力退火方法
CN109457118A (zh) 一种减轻10Ni3MnCuAl钢中白点的方法
KR101735489B1 (ko) 알루미늄 주조합금의 제조방법 및 제조장치
KR20070015900A (ko) 경금속 특히 알루미늄 주물의 열처리 및 내부 응력 감소를위한 업힐 방법
CN110343818A (zh) 一种模具钢的热处理方法
JPH04316A (ja) 鋳造品の局部軟化方法
KR20170092201A (ko) 경금속 특히 알루미늄 주물의 열처리 및 내부 응력 감소를위한 업힐 방법
US2899346A (en) Cast iron heat
SALTS HOT SEAT
KR20000072399A (ko) 구상흑연주철의 오스템퍼열처리방법
JPH06277819A (ja) 水冷穴を有するダイカスト金型の製造方法
JPH0860248A (ja) 金型熱処理方法および装置
US2221526A (en) Process for heat treating aluminum alloys
US20240279761A1 (en) Laser hardening of cylinder bore
JPH04235259A (ja) Al合金製部材の熱処理方法
JP3354178B2 (ja) 水冷穴を有するダイカスト金型の製造方法
JPH06285608A (ja) 水冷穴を有するダイカスト金型およびその製造方法