Rok IV Sekcja art. i prec odl	Katedra Tworzyw Formierskich, Technologii Formy i Odlewnictwa Metali Nieżelaznych Pracownia Odlewnictwa Metali Nieżelaznych	Data ćwiczenia 05.05.2010
Nazwisko i imię Stolarska Justyna			Nr ćwiczenia 10
Temat ćwiczenia: Technologia modyfikacji stopów Al-Cu. Wpływ technologii odlewania na skłonność do pęknięć.

1. Wstęp teoretyczny

Eutektyka w układzie Al-Cu krzepnie w temperaturze 548°C o zawartości 33,2% miedzi. Wydziela się w tej temperaturze roztwór stały aluminium zawierający 5,65% Cu oraz faza międzymetaliczna CuAl₂ zawierająca 52,5% Cu.

Zastosowanie stopów Al-Cu:

• odlewy o prostych kształtach pracujących przy średnich i silnych obciążeniach,

• nie nadaje się na odlewy o skomplikowanych kształtach, o grubych ściankach.

Przykłady stopów:

• AM5

• AM4 (z dodatkiem tytanu

• AM75(z dodatkiem krzemu)

Pierwiastki dodawane do stopu Al-Cu:

• Si (do 2% - w formach piaskowych) - zmniejsza skłonność do pęknięć na gorąco, zmniejsza własności wytrzymałościowe, poprawia antykorozyjność i własności technologiczne,

• Zn (do 2%)- poprawia obróbkę skrawaniem,

• Fe - zmniejsza skłonność do pęknięć na gorąco,

• Ti - zmniejsza skłonność do pęknięć na gorąco,

• mangan, wanad oraz cyrkon

Piec przed wprowadzeniem wsadu powinnien być nagrzany do temperatury 500-600°C. Pozwala to na skrócenie czasu topienia i zmniejszenie stopnia zagazowania, co jednocześnie pozwala zmniejszyć skłonność do pękania na gorąco stopu.

Rafinację przeprowadza się za pomocą preparatu „Rafglin 3”, albo gazem : argonem bądź azotem. Modyfikację przeprowadza się w temperaturze 720-740°C, pierwiastki które się wykorzystuje to:

• Ti (0,1-0,2% od masy wsadu)

• B (znacznie mniej anizeli Ti)

• V (0,03-0,1%)

• Nb (0,03-0,1%)

• Zr (0,1-0,15%)

Temperatura odlewania dla stopów AM4 i AM5 powinna wynosić 710-750°C, a dla stopów AM75-690-730°C.

Skłonność do pęknięć na gorąco jest spowodowana:

• szerokim zakresem krzepnięcia (ok. 90°), tworzą się duże naprężenia

• wydzielającą się fazą międzymetaliczną Cu-Al₂ na granicy ziarn

• niewłaściwą budową odlewu oraz występowaniem węzłów cieplnych

• nie dopilnowanie temperatur: zalewnia, przegrzania oraz kokili.

2. Przebieg ćwiczenia

W piecu rezystorowym średniej częstotliwości, o pojemności 3 kg zostały stopione kawałki stopu AM5. Temperatura kokili wynosiła 200-230°C.

Zostały odlane następujące próby:

1. Mehenziego

2. Tatiura („palcowa”)

Etapy zalewania:

1. część bardzo szybko

2. część znacznie wolniej

3. Wyniki badań

1. Mehenziego:
   Pęknięcia: 0,2+0,8+1,55+1,6=4,15 [mm]

2. Tatiura

Pęknięcia: 0,2+0,2+0,9+1,9=3,2 [mm]

4. Graficzne przedstawienie wyników badań

1. . Mehenziego

2. Tatiura

5. Wnioski

W stopach skłonność do pęknięć na gorąco jest trudna do eliminacji, aczkolwiek zawsze można ją zminimalizować poprzez:

• przestrzeganie wskazanych temperatur,

• stosowanie stopów z pierwiastkami obniżającymi tą skłonność (np. Ti),

• konstruowanie prostych i nieskomplikowanych w budowie odlewów.

W formie do próby Mehenziego wystąpił skurcz hamowany. Wykonane próby dowiodły że stop Al-Cu jest skłonny do pęknięć na gorąco, zwłaszcza jeśli odlew jest źle skonstruowany.