Цинк Цам10-5
| Марка: Цам10-5 | Класс: Цинковый антифрикционный сплав |
| Использование в промышленности: для применения в литом или деформированном состоянии в узлах трения, температура которых не превышает 80-100 град. | |
| Химический состав в % сплава Цам10-5 | ||
| Fe | до 0,15 | |
| Si | до 0,1 | |
| Al | 10 - 12 | |
| Cu | 4 - 5,5 | |
| Pb | до 0,03 | |
| Mg | 0,03 - 0,06 | |
| Zn | 82,09 - 85,97 | |
| Sn | до 0,01 | |
| Cd | до 0,02 | |
| Дополнительная информация и свойства |
| Твердость материала: HB 10 -1 = 100 - 120 МПа | |
| Линейная усадка, %: 1 | |
| Температура плавления, °C: 378 - 395 |
| Механические свойства сплава Цам10-5 при Т=20oС | |||||||
| Прокат | Размер | Напр. | σв(МПа) | sT (МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (кДж / м2) |
| литье в кокиль | | | 250-400 | | 0.5-4 | 2.5 | |
| сплав деформированый | | | 350-500 | 330-490 | 4-10 | | |
| Физические свойства сплава Цам10-5 | ||||||
| T (Град) | E 10- 5 (МПа) | a 10 6 (1/Град) | l (Вт/(м·град)) | r (кг/м3) | C (Дж/(кг·град)) | R 10 9 (Ом·м) |
| 20 | 0.9 | | 100.8 | 6300 | | |
| 100 | | 27 | | | | |
Применение цинка ЦАМ10-5: экспериментальные исследования полунепрерывного литья сплава ЦАМ 10-5 с применением медного хромированного кристаллизатора размером 43x120x105 мм и с подачей воды на слиток показали принципиальную возможность применения полунепрерывного литья для получения цинковых слитков, пригодных для прокатки. Затруднений при литье не наблюдалось. Поверхность слитков длиной 1 м получалась гладкой и чистой; структура слитков - мелкозернистой и однородной; легирующие компоненты равномерно распределялись по сечению и по длине слитка.
Таблица 50. Распределение компонентов в крупногабаритном слитке сплава ЦАМ10-5, отлитом методом полунепрерывного литья (по данным Гуляева А.С.)
| Место отбора пробы | Содержание компонентов, % | |||
| | Cu | Al | Mg | |
| Середина широкой плоскости | 5,03 | 12,0 | 0,050 | |
| 30 мм от середины широкой плоскости | 4,75 | 11,6 | 0,040 | |
| Центр | 4,96 | 12,3 | 0,060 | |
| 110 мм от поверхности боковой грани | 4,90 | 10,9 | 0,050 | |
| Середина поверхности боковой грани | 4,96 | 12,5 | 0,045 | |
| Низ | 5,03 | 12,3 | 0,045 | |
| Верх | 4,90 | 12,1 | 0,040 | |
| Ликвационный наплыв | 3,93 | 8,1 | 0,055 | |
Экспериментальные исследования позволили также установить, что механические свойства слитков из сплава ЦАМ 10-5, полученных полунепрерывным методом, по сравнению со свойствами слитков, отлитых в изложницы наполнения, при практически одинаковых прочностных показателях имеют большую пластичность и вязкость. В результате дальнейших экспериментов были получены слитки из сплава ЦАМ 10-5 полунепрерывным методом на промышленном оборудовании. Слитки отливали в кристаллизатор размером 135x450 мм на установке тросового типа. Рубашка кристаллизатора была изготовлена из дюралюминия и обеспечивала подачу воды на слиток при выходе его из кристаллизатора. Для предотвращения накипания металла на рубашку ее стенки смазывали маслом "Вапор Т". Температуру металла в подводящем желобе поддерживали в пределах 450- 470°С. Скорость литья или скорость опускания поддона со слитком составляла около 4,5 м/ч. Слитки отливали длиной до 3,5 м; поверхность большинства слитков была без дефектов; ликвация легирующих компонентов по сечению и длине крупногабаритного слитка из сплава ЦАМ10-5 практически отсутствовала (табл. 50). Встречающиеся на поверхности слитков ликвационные наплывы имели химический состав, близкий к составу тройной эвтектики (7 % А1, 4 % Сu, остальное Zn).
При использовании слитков, полученных способом полунепрерывного литья вместо слитков, отлитых в горизонтальных изложницах, потери металла в стружку уменьшаются от 30 до 5 %. Благодаря большей вязкости сплава ЦАМ 10-5, отлитого полунепрерывным методом, улучшается обрабатываемость слитков.
В последнее время для получения сплошных цинковых слитков применяют метод вакуумного всасывания. Сущность этого способа литья заключается в следующем. Металлическую водоохлаждаемую форму-кристаллизатор нижней частью погружают на небольшую глубину в жидкий металл. При понижении внутри кристаллизатора давления расплав всасываетря (поднимается) внутрь формы на определенную высоту (в зависимости от степени вакуума) и затвердевает по всему сечению формы-кристаллизатора. Полученные заготовки идут для изготовления мелких вкладышей, упорных колец и т.п. При литье вакуумным всасыванием формирование литой заготовки происходит под вакуумом с отводом тепла от кристаллизующегося металла через стенки водоохлаждаемого кристаллизатора. Литые заготовки, полученные методом вакуумного всасывания, имеют столбчатую структуру и недостаточно высокую плотность центральных слоев.
Предельная высота подъема расплава в полости кристаллизатора при вакуумном всасывании определяется по формуле Hпред = 101,3 . 13,6/Рpаспл, где Нпред - предельная высота всасывания расплава в полость кристаллизатора, мм; 101,3 - среднее барометрическое давление, кПа; 13,6 - плотность ртути, г/см3; Рраспл - плотность цинкового расплава, г/см3.
Отсюда следует, что предельная (теоретическая) высота всасывания для отливок из цинковых сплавов составляет ~ 1500 мм.
Рабочий вакуум, необходимый для получения слитка заданной длины (l), можно определить по формуле рраб = 101,3-lрpаспл/13,6.
Для получения цинкового слитка длиной 1000 мм необходим вакуум 31,7 кПа, а для получения слитка длиной 1300 мм следует создать вакуум в 14,66 кПа.
| Краткие обозначения: | ||||
| σв | - временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа | ε | - относительная осадка при появлении первой трещины, % | |
| σ0,05 | - предел упругости, МПа | Jк | - предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа | |
| σ0,2 | - предел текучести условный, МПа | σизг | - предел прочности при изгибе, МПа | |
| δ5,δ4,δ10 | - относительное удлинение после разрыва, % | σ-1 | - предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа | |
| σсж0,05 и σсж | - предел текучести при сжатии, МПа | J-1 | - предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа | |
| ν | - относительный сдвиг, % | n | - количество циклов нагружения | |
| sв | - предел кратковременной прочности, МПа | R и ρ | - удельное электросопротивление, Ом·м | |
| ψ | - относительное сужение, % | E | - модуль упругости нормальный, ГПа | |
| KCU и KCV | - ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см2 | T | - температура, при которой получены свойства, Град | |
| sT | - предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа | l и λ | - коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), Вт/(м·°С) | |
| HB | - твердость по Бринеллю | C | - удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)] | |
| HV | - твердость по Виккерсу | pn и r | - плотность кг/м3 | |
| HRCэ | - твердость по Роквеллу, шкала С | а | - коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ), 1/°С | |
| HRB | - твердость по Роквеллу, шкала В | σtТ | - предел длительной прочности, МПа | |
| HSD | - твердость по Шору | G | - модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа | |
