6
Spis treści
Streszczenie ... 2
Abstract... 4
1. CZĘŚĆ I TEORETYCZNA Stopy aluminium – charakterystyka; proces krystalizacji... 10
1.1.Stopy aluminium i ich ogólna charakterystyka ... 11
1.1.1. Stopy aluminium-miedź ... 13 1.1.2. Stopy aluminium-magnez ... 13 1.1.3. Stopy aluminium-cynk ... 13 1.1.4. Stopy aluminium-cyna ... 14 1.1.5. Stopy aluminium-krzem ... 14 1.1.6. Stopy aluminium-krzem-miedź ... 14
1.2.Podział stopów aluminium-krzem ... 14
1.2.1. Stopy podeutektyczne ... 15
1.2.2. Stopy okołoeutektyczne ... 18
1.2.3. Stopy nadeutektyczne ... 20
1.2.4. Siluminy tłokowe ... 21
1.2.5. Siluminy wieloskładnikowe ... 21
1.3.Obróbka cieplna stopów aluminium krzem ... 22
1.4.Krystalizacja stopów aluminium-krzem ... 25
1.4.1. Krystalizacja podeutektycznych stopów aluminium krzem ... 27
1.4.2. Krystalizacja eutektycznych stopów aluminium krzem ... 28
1.4.3. Krystalizacja nadeutektycznych stopów aluminium krzem ... 28
1.4.4. Krystalizacja wieloskładnikowych stopów aluminium krzem ... 29
1.5.Sterowanie krzepnięciem odlewów ... 31
1.5.1. Krzepnięcie odlewów ... 31
1.5.2. Metody sterowania krzepnięcia odlewów ... 33
1.5.3. Wpływ warunków krzepnięcia na właściwości stopów aluminium krzem . 34 1.6.Ochładzalniki ... 38
7 1.6.2. Model procesu cieplnego w układzie odlew ochładzalnik zewnętrzny-forma
piaskowa ... 40
1.6.3. Rola ochładzalników w sterowaniu szybkością stygnięcia i strukturą ... 46
1.6.4. Ochładzalniki zewnętrzne ... 46
1.6.5. Ochładzalniki wewnętrzne ... 49
1.6.6. Materiały na ochładzalniki ... 50
2. CZĘŚĆ II – BADANIA WŁASNE ... 52
2.1.Cel i tezy pracy ... 53
2.1.1. Cel pracy ... 53
2.1.2. Tezy pracy ... 53
2.2.Metodyka badań ... 54
2.2.1. Wykonywanie odlewów próbnych w formach piaskowych z ochładzalnikami . 54 2.2.2. Zestawianie przeprowadzonych wytopów ... 56
2.2.3. Założenia dotyczące doboru wymiarów ochładzalników ... 57
2.2.4. Materiały do badań ... 61
2.2.4.1. Materiał formy ... 61
2.2.4.2. Materiał na odlew ... 61
2.2.4.3. Proces topienia ... 61
2.2.4.4. Obróbka cieplna odlewów ... 61
2.2.5. Kryteria oceny oddziaływania ochładzalnika ... 62
2.2.5.1. Analiza termiczna - szybkość stygnięcia stopu ... 62
2.2.5.2. Badania odlewu płyty – właściwości mechaniczne ... 64
2.2.5.3. Porowatość odlewu, gęstość właściwa stopu ... 65
2.2.5.4. Mikrostruktura stopu - parametry strukturalne: SDAS, LśrSi ... 65
2.2.5.5. Symulacje procesu z wykorzystaniem MAGMASOFT® ... 66
2.3.Wyniki badań ... 67
2.3.1. Badania w układzie poziomym odlewu płyty 160x160x10 mm ... 67
2.3.1.1. Warunki przeprowadzonych badań ... 67
2.3.1.2. Analiza termiczna – szybkość stygnięcia ... 67
2.3.1.3. Mikrostruktury - parametry strukturalne: SDAS, LśrSi ... 70
8
2.3.1.5. Porowatość odlewu - gęstość właściwa stopu ... 75
2.3.2. Badania w układzie poziomym odlewu płyty 240x160x10 mm ... 78
2.3.2.1. Warunki przeprowadzonych badań ... 78
2.3.2.2. Analiza termiczna - szybkość stygnięcia stopu ... 78
2.3.2.3. Mikrostruktury - parametry strukturalne: SDAS, LśrSi ... 81
2.3.2.4. Właściwości wytrzymałościowe, twardość ... 83
2.3.2.5. Porowatość odlewu - gęstość właściwa stopu ... 86
2.3.2.6. Porównanie parametrów krystalizacji odlewu płyty 240x160x10 mm z wynikami symulacji w programie MAGMASOFT® ... 89
2.3.3. Badania w układzie poziomym odlewu płyty 240x160x15 mm ... 95
2.3.3.1. Warunki przeprowadzonych badań ... 95
2.3.3.2. Analiza termiczna - szybkość stygnięcia stopu ... 95
2.3.3.3. Mikrostruktury - parametry strukturalne: SDAS, LśrSi ... 98
2.3.3.4. Właściwości wytrzymałościowe, twardość ... 100
2.3.3.5. Porowatość odlewu - gęstość właściwa stopu ... 103
2.3.4. Badania w układzie pionowym odlewu płyty 160x160x13 mm z czołowym umieszczeniem ochładzalnika ... 107
2.3.4.1. Warunki przeprowadzonych badań ... 107
2.3.4.2. Analiza termiczna - szybkość stygnięcia stopu ... 107
2.3.4.3. Mikrostruktury - parametry strukturalne: SDAS, LśrSi ... 110
2.3.4.4. Właściwości wytrzymałościowe, twardość ... 112
2.3.4.5. Porowatość odlewu - gęstość właściwa stopu ... 116
2.3.5. Badania w układzie pionowym odlewu płyty 160x160x30 mm z czołowym umieszczeniem ochładzalnika ... 120
2.3.5.1. Warunki przeprowadzonych badań ... 120
2.3.5.2. Analiza termiczna - szybkość stygnięcia stopu ... 120
2.3.5.3. Mikrostruktury - parametry strukturalne: SDAS, LśrSi ... 123
2.3.5.4. Właściwości wytrzymałościowe, twardość ... 126
2.3.5.5. Porowatość odlewu - gęstość właściwa stopu ... 130
2.3.6. Badania odlewów wykonanych w formie metalowej ... 133
2.3.6.1. Warunki przeprowadzonych badań ... 133
9 2.3.6.3. Mikrostruktury - parametry strukturalne: SDAS, LśrSi ... 136
2.3.6.4. Właściwości wytrzymałościowe, twardość, gęstość właściwa stopu . 137 2.4. Podsumowanie ... 139 2.4.1. Analiza wskaźników szybkości krystalizacji badanych odlewów płyt
o zmiennych grubościach ścianek - szybkość stygnięcia, parametry strukturalne SDAS i Lśrsi ... 139
2.4.2. Oddziaływanie ochładzalnika na poszczególne etapy krystalizacji stopu AlSi ... 145 2.4.3. Oddziaływanie ochładzalnika na właściwości wytrzymałościowe oraz
twardość odlewów płyt o zmiennych grubościach ścianek ... 146 2.4.4. Oddziaływanie ochładzalnika na gęstość stopu i porowatość w badanych
odlewach płyty o zmiennej grubości ścianek ... 150 2.4.5. Wnioski ... 153 Bibliografia ... 159
