Влияние нанесения декоративно-защитного покрытия на структуру и свойства колес из сплава АК12

В данной работе исследованы структура, механические и физические свойства готовых колес из эвтектического сплава АК12. Работа выполнена на ООО «КиК» и в лабораториях ИЦМиМ СФУ.

Исследование механических свойств. Согласно требованиям ГОСТ Р 50511-93 «Колеса из легких сплавов для пневматических шин», временное сопротивление разрыву (ав) колес из сплава АК12 должно быть не ниже 160 МПа, условный предел текучести - 80 МПа, а относительное удлинение - 5 %.

При выполнении покраски диски нагревают до 230 °С. Статистический анализ механических свойств колес, выполненный на ООО «КиК» за период 2012-2013 гг., показал, что после нанесения декоративно-защитного покрытия происходит повышение прочностных и понижение пластических свойств (табл. 5.2-5.4, рис. 5.7-5.9).

Таблица 5.2

Механические свойства отлитых колес из сплава АК12 (без покраски)

Отливка

Механические свойства

Предел текучести условный оо,2, МПа

Временное сопротивление разрыву ов, МПа

Относительное удлинение 5, %

Спица

103

179

7,8

Обод

107

186

9,5

Ступица

106

179

7,9

Механические свойства колес из сплава АК12 после покраски

Таблица 5.3

Покрашенное

колесо

Механические свойства

Предел текучести условный по,2, МПа

Временное сопротивление разрыву ав, МПа

Относительное удлинение 8, %

Спица

112

183

6,5

Обод

112

189

8,2

Ступица

113

184

6,2

Изменение механических свойств (сравнение после литья и после покраски)

Таблица 5.4

Зона колеса

Механические свойства

Ла0,2

Лов

Д5

МПа

%

МПа

%

%

%

Спица

9

8

4

2,2

-1,3

-16,6

Обод

5

4,5

3

1,6

-1,3

-13,7

Ступица

7

6,2

5

2,72

-1,7

-21,5

Влияние нанесения декоративно-защитного покрытия на условный предел текучести дисков автомобильных колес из сплава АК12

Рис. 5.7. Влияние нанесения декоративно-защитного покрытия на условный предел текучести дисков автомобильных колес из сплава АК12: ? - до покраски (после литья); I - после покраски. Требования по ГОСТ Р 50511-93 (а0,2) > 80 МПа

Н.А. Белов в работе [138] считает, что упрочнение достигается за счет образования твердых растворов, которые в условиях неравновесной кристаллизации слитков и отливок часто оказываются аномально пересыщенными. Эти растворы распадаются при последующих технологических нагревах, а образовавшиеся вторичные алюминиды переходных металлов сами по себе способствуют некоторому упрочнению, особенно при повышенных температурах.

Сплав АК12 является нетермоупрочняемым, однако процесс покраски при максимальной температуре 230 °С можно считать искусственным старением после литья, то есть режимом Т1 по ГОСТ 1583-93 [139], что и объясняет повышение прочностных и снижение пластических свойств.

Влияние нанесения декоративно-защитного покрытия на временное сопротивление разрыву дисков автомобильных колес из сплава АК12

Рис. 5.8. Влияние нанесения декоративно-защитного покрытия на временное сопротивление разрыву дисков автомобильных колес из сплава АК12: ? - до покраски (после литья); В - после покраски. Требования по ГОСТ Р 50511-93 (ав) > 160 МПа

Влияние нанесения декоративно-защитного покрытия на относительное удлинение (б, %) автомобильных колес из сплава АК12

Рис. 5.9. Влияние нанесения декоративно-защитного покрытия на относительное удлинение (б, %) автомобильных колес из сплава АК12: ? - до покраски (после литья); В - после покраски. Требования по ГОСТ Р 50511-93 (б) > 5 МПа

Металлографический анализ. Параметр дендритной ячейки алюминиевого a-твердого раствора считали по программе SIAMS. Результаты представлены в табл. 5.5.

Необходимо отметить, что в зоне ступицы структура наиболее грубая: параметр дендритной ячейки в зоне ступицы составляет 40 мкм, в ободе - 25 мкм и в спице - 30 мкм, что можно объяснить различной скоростью кристаллизации при отливке.

С целью выяснения возможного влияния температуры покраски на структуру сплава АК12 был выполнен микрорентгеноспектральный анализ образцов (рис. 5.10, 5.11).

Таблица 5.5

Микроструктура и значения дендритного параметра a-твердого раствора сплава АК12 после литья

Зона колеса

Структура х200

Дендритный параметр, мкм

Обод

25

Спица

30

Ступица

40

Структура отливки сплава АК12

Рис. 5.10. Структура отливки сплава АК12

Анализ элементов, % ат.

Таблица 5.6

Спектр

Элемент

А1

Si

Fe

Sr

Спектр 1

70,42

29,58

Спектр 2

97,80

2,20

Спектр 3

97,91

2,09

Спектр 4

98,41

1,59

Спектр 5

98,93

1,07

Спектр 6

40,39

41,84

17,77

Спектр 7

69,24

20,35

10,42

Спектр 8

79,36

12,41

8,23

Спектр 9

82,16

17,84

После литья по сечению дендрита выявлена ликвация по кремнию. В центральной части дендрита содержится 1,07; 1,59 ат. % кремния. Ближе к границе дендрита содержание кремния составляет 29,58 ат. % кремния. В структуре присутствует железистая P-фаза (см. рис. 5.10 и табл. 5.6).

После покраски ликвация по кремнию также сохраняется: в центральной части дендрита содержится 1,89 ат. % кремния. На границе дендрита содержится 26,4 ат. % кремния (см. рис. 5.11 и табл. 5.7).

Анализ элементов, % ат.

Таблица 5.7

Спектр

Элемент

А1

Si

Мп

Fe

Спектр 1

73,60

26,40

Спектр 2

97,92

2,08

Спектр 3

98,11

1,89

Спектр 4

88,61

11,39

Спектр 5

77,30

22,70

Спектр 6

74,26

22,72

1,66

1,36

Спектр 7

78,89

21,11

Спектр 8

98,01

1,99

Спектр 9

97,13

2,87

Спектр 10

98,08

1,92

5.2. Влияние нанесения декоративно-защитного покрытия

на структуру и свойства колес из сплава АК12

Структура сплава АК12 после покраски

Рис. 5.11. Структура сплава АК12 после покраски

Таким образом, выполнив микрорентгеноспектральный анализ, установили, что проведение покраски при 230 °С в течение 1,48 ч не оказало влияния на микроструктуру сплава: и после литья, и после покраски сохраняется ликвация по кремнию.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >