ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Данная разработка является результатом выполнения технологических работ.

В Калининградском Государственном Техническом Университете разработана технология производства сплава на основе серебра, содержащего медь, никель и дополнительно олово, титан и бор при следующем соотношении компонентов, мас. %: серебро 92,5-93,0 ; медь 5,8-6,8 ; никель 0,3-0,5; олово 0,5-0,9; титан 0,015-0,025; бор 0,025-0,035. На данную разработку был патент РФ № 2207394

Изобретение относится к сплавам на основе серебра и предназначено для применения в ювелирной промышленности, но может быть также использовано в электротехнике и приборостроении, а также для художественного литья.

Известен сплав серебра 925 ^о, содержащий медь при следующем соотношении компонентов, мас. %: серебро 92,2-92,8; медь 7,2-7,8 (ГОСТ 6836-80), недостатком которого являются сравнительно невысокие прочностные и пластические характеристики, что отрицательно сказывается на качестве как литых, так и штампованных изделий и деталей и усложняет технологию их изготовления.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является сплав на основе серебра, содержащий медь и никель при следующем соотношении компонентов мас. %: серебро 92,5-93,0; медь 5,3-6,2; никель 1,3-1,7 (патент РФ № 2049136, 27.11.95 г.).

Существенным недостатком данного сплава являются низкие литейные свойства, в частности жидкотекучесть, что ограничивает область его применения получением, в основном, штампованных и прессованных изделий, а также отливок сравнительно простой формы, например колец. Получение более сложных отливок, например цельнолитых колец с кастами, не представляется возможным из-за плохой заполняемости литейной формы расплавом ввиду его низкой жидкотекучести, что отмечалось выше. Кроме того, получение отливок из этого сплава сопровождается высоким процентом брака: по непроливам и неслитинам до 12%, по дефектам газоусадочного характера-до 15%.

Целью данной разработки является расширение технологических возможностей сплава, в частности, достижением технического результата, заключающегося в возможности получения из него сложнофасонных изделий, например цельнолитных колец с кастами, а также уменьшения брака отливок.

Технический результат достигается тем, что предложенный сплав на основе серебра, содержащий медь и никель, дополнительно содержит олово, титан и бор при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Серебро 92,5-93,0;

Медь 5,8-6,8;

Никель 0,3-0,5;

Олово 0,5-0,9;

Титан 0,015-0,025;

Бор 0,025-0,035.

При этом введение в сплав дополнительно олова, титана и бора, а также верхние и нижние пределы содержания элементов в сплаве обусловлены следующими соображениями.

1.При содержании в сплаве никеля свыше 0,5% повышается температура плавки и заливки, а при содержании свыше 1% никель становится вредной примесью, т.к. он не растворяется в серебре, ухудшает обрабатываемость резанием.

2.Олово даже в небольших количествах значительно снижает температуру плавления сплава, понижает его вязкость и увеличивает жидкотекучесть. Содержание же в сплаве олово свыше 1% делает сплав тусклым, мягким и пластичным; уменьшается твёрдость и прочность изделий.

3.Титан и бор являются модификаторами 1 и 2 рода, измельчают зерно и повышают физико-механические характеристики сплава, в частности прочность и пластичность, а бор, кроме того, является эффективным раскислителем.

Однако введение титана в количестве, превышающем 0,025 % а бора - свыше 0,035 %, повышает температуру плавки разливки сплава, увеличивает ликвацию, уменьшает жидкотекучесть сплава и увеличивает хрупкость изделий.

Содержание в сплаве вводимых элементов ниже нижнего предела снижает эффективность их воздействия.

Технология приготовления заявляемого сплава разработана с учётом того обстоятельства, что никель, титан и бор в серебре нерастворимы, поэтому сначала необходимо приготовить лигатуру «медь-олово-никель-титан-бор» и затем уже с помощью этой лигатуры готовить упомянутый выше сплав на основе серебра.

Лигатуру готовили следующим образом. Тигель индукционный вакуумной плавильной печи разогревали до температуры 1090-1100 ^оС и загружали в него расчётное количество меди. После расплавления меди в тигель загружали требуемое по расчёту количество олова и давали выдержку 2 мин. Затем расплав тщательно перемешивали и последовательно вводили в него тугоплавкие компоненты шихты - никель, титан и бор. Через 2 мин расплав тщательно перемешивали и доводили его температуру до 1030-1050 ^оС. Через 3 мин расплав перемешивали и разливали в изложницы, в которых получали слитки (чушки) лигатуры.

Пример. Заявляемый сплав на основе серебра готовили следующим образом. В тигле индукционной вакуумной печи расплавляли расчётное (92,7% от общей массы шихты) количество серебра. После расплавления серебра в тигель загружали 7,3% от общей массы шихты лигатуру «медь-никель-олово-титан-бор».

После расплавления лигатуры расплав тщательно перемешивали и разливали в керамические формы, изготовленные по выплавляемым моделям, в которых получали цельнолитые изделия «кольцо с кастом».

Ранее эти изделия получали в два приёма: сначала отливали заготовку кольца, затем заготовку каста, после чего их соединяли между собой с помощью пайки или сварки.

Такая технология, как отмечалась выше, была обусловлена низкой жидкотекучестью сплава-аналога и высоким процентом брака отливок.

Проведённые опытные работы показали, что из заявляемого сплава легко можно получать литые изделия, в том числе цельнолитые изделия «кольцо кастом», которые ранее получить из стандартного сплава 925 ^о, а также из сплава-аналога получить было практически невозможно по указанным выше причинам.

Использование предлагаемого сплава, наряду с принципиальной возможностью получения цельнолитых сложнофасонных отливок, позволило резко снизить процент брака отливок: по дефектам газоусадочного характера с 15 до 2-3%, а по дефектам «непроливы» и «неслитины» - с 12 до 1-2%.

Это стало возможным благодаря следующему. Наличие в сплаве олова, как отмечалось выше, значительно улучшило заполняемость литейных форм расплавом, благодаря повышению его жидкотекучести. Использование для приготовления сплава лигатуры «медь-никель-олово-титан-бор» позволило снизить температуру заливки литейных форм с 1030 до 1000-1005 ^оС, температуру опоки - с 680 до 630-620 ^оС, что значительно уменьшило объёмную усадку сплава, сократило время заливки форм металлом и создало условия для направленной кристаллизации сплава. Это, в свою очередь, позволило резко сократить количество дефектов отливок по газоусадочной пористости.

Необходимо отметить, что положительные особенности сплава достигнуты без ущерба для его прочностных и пластических характеристик, что объясняется модифицирующим действием никеля, титана и бора.

Из приведённого примера конкретного осуществления видно, что процесс получения сплава не требует принципиально нового оборудования или выхода за пределы возможностей обычной технологии литья серебряных сплавов.

Процесс легко может быть многократно воспроизведён в производственных условиях.

Таким образом, лабораторные испытания, проведённые в КГТУ, показали, что из заявляемого сплава легко получаются литые изделия высокого качества. При этом ощутимо повышается производительность труда, снижается процент брака в 5-6 раз, отсутствуют дополнительные затраты на новое оборудование и усовершенствование обычной технологии литья серебряных сплавов. Всё это даст несомненный экономический эффект от использования предлагаемого сплава.