Способ получения двуслойных отливок

Способ получения двуслойных отливок

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при получении двуслойных отливок с износостойким наружным слоем, получаемым методом центробежного литья. В изложницу с определенным термическим сопротивлением заливают белый легированный и серый чугун. При этом соотношение скоростей заливки чугуна к белому легированному составляет 1:(1,5-2), а содержание кремния и хрома в белом легированном чугуне составляет 1:(1,0-1,2). Термическое сопротивление покрытия (С) выбирают из следующего эмпирического соотношения: С (25-30) А -К/В, где А - содержание карбидообразующих, В - содержание графитообразующих элементов в белом легированном чугуне, %, К - граавитационный коэффициент. Интервал между заливками чугунов (т) также выбирают из эмпирического соотношения: т

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 22 О 13/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (л ! О(р

iQ (21) 4688649/02 (22) 05.05.89 (46) 15.05.92. Бюл. N. 18 (71) Производственное объединение "Буммаш" (72) Г.С.Мирзоян, Е.К,Иванько, А.С.Бармыков, В,М,Львов, B.Ô.Oùåïêîâ и Е.В.Герливанов (53) 621,746.042 (088,8) (56) Кривошеев А.В. Литые валки. М., 1956, с. 294-302.

Литейное производство, 1969, N 4, с, 4-5. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУСЛОЙНЫХ

ОТЛИВОК (57) Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при получении двуслойных отливок с износостойким наружным слоем, получаемым методом центробежного литья. B изложницу с определенным термическим сопротивлением заливают белый легированный и

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при получении двуслойных отливок с износостойким наружным слоем методом центробежного литья.

Известен способ получения двуслойных отливок методом полупромывки в стационарных металлических формах, включающий заливку белого легированного чугуна, выдержку расплава в форме до окончания кристаллизации наружного слоя отливки и последующую заливку через сифонную литниковую систему серого чугуна, вытесняющего из внутренней части отливок

„„. Ж„„1733186 Al серый чугун. При этом соотношение скоростей заливки чугуна к белому легированному саста вля ет 1:(1,5 — 2), а содержа н и е кремния и хрома в белом легированном чугуне составляет 1:(1,0 — 1,2), Термическое сопротивление покрытия (С) выбирают из следующего эмпирического соотношения: С =(25 30) 10 А K/В, где

А — содержание карбидообраэующих, В— содержание графитообразующих элементов в белом легированном чугуне, 7ь, К— граавитационный коэффициент. Интервал между заливками чугунов (т) также выбирают из эмпирического соотношения: т= (0,35 — 0,45) СхахТ, где С вЂ” термическое сопротивление, м К/Вт; а — толщина слоя ле2 гированного чугуна, мм; Т вЂ” температура заливки легированного чугуна, К. Отливки, полученные предлагаемым способом, Rðoявляют высокую эксплуатационную надежность. 1 табл. незакристаллизовавшийся белый легированный чугун.

Недостатком данного способа является повышенная склонность к формированию трещин в отливках из-за невозможности регулировать процесс теплообвода, величину переходной зоны и их неравномерности по длине отливки.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения двуслойных отливок, включающий последовательную заливку во вращаемую изложницу чугуна двух видов — белого легированного и серого чугунов.

1733186

Недостатком этого способа является повышенная склонность отливок к образованию трещин вследствие появления повышенных внутренних напряжений при формировании отливки.

Цель изобретения — повышение качества отливки за счет снижения склонности металла отливки к трещинообразованию.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу, включающему последовательную заливку чугуна двух видов белого легированного и серого, перед заливкой на внутреннюю поверхность вращаемой с определенной скоростью изложницы наносится сыпучий теплоизоляционный материал, обеспечивающий термическое сопротивление С, которое выбирается по следующему эмпирическому соотношению;

С = (25 — 30)x10 .,м К/вт, -4 A K г где А — содержание карбидообразующих элементов в белом легированном чугуне, ;

 — содержание графитообразующих элементов в белом легированном чугуне, ;

К вЂ” гравитационный коэффициент, Данная зависимость отражает влияние элементов химического состава чугуна на формирование трещин в отливках, кристаллизующих в условиях интенсивного теплоотвода при наличии значительных динамических нагрузок (в изложницах центробежных машин); графитизирующие элементы в значительной мере способствуют повышению трещиностойкости отливок и при их дополнительном вводе в чугун необходимые эксплуатационные свойства отливок достигаются при наличии более интенсивного теплоотвода, т,е, при заливке чугуна в изложницы с меньшим термическим сопротивлением, в карбидообразующие элементы, наоборот, способствуют вследствие особенностей формирования структуры чугуна трещинообразованию в отливках и следовательно при их дополнительном вводе в чугун требуется ограничение теплоотвода в процессе кристаллизации чугуна, т.е, увеличение термического сопротивления теплоизоляционного слоя изложниц.

Коэффициент К в указанной зависимости выбирается по известным соотношениям и зависит от размеров отливки, чем больше ее наружный диаметр и толщина, тем больше должен быть коэффициент К.

Коэффициент 25 — 30х10 указанной зависимости учитывает конкретные технологические факторы осуществления способа; состав шихты, температуру заливаемого металла, степень вибрации машины и пр, Нижний его предел выбирается при наиболее

55 ние напряжения за счет отсутствия переходной зоны:и резкого изменения структур.

Заливку слоя металла из белого легированного чугуна проводят со скоростью в 1,5—

2 раза превышающей скорость заливки серого чугуна. При этом соотношении создаблагоприятных с точки зрения получения отливок без трещин условиях (низкая температура заливки чугуна, отсутствие вредных примесей в шихте, низкая вибрация маши5 ны и пр.), а верхний предел — при противоположных перечисленным условиях.

При термическом сопротивлении теплоизоляционного покрытия менее 25х10 .

А.К указанная величина не обеспечивает компенсации совокупного влияния факторов химического состава и гравитационного коэффициента на величину внутренних напряжений в кристаллизующейся отливке, 15 вследствие чего скорость отливки к трещинообразованию повышается. При термиче-4 А К ском сопротивлении более 30х10

В качество отливки снижается вследствие

20 снижения твердости наружного слоя.

Интервал между заливками двух видов чугунов (наружного слоя и внутреннего) определяется исходя из следующего эмпирического соотношения:

25 т= (0,35 — 0,45) хС а . Т, с, где С вЂ” термическое сопротивление теплоизоляционного покрытия, м К/Вт; а — толщина наружного слоя белого легированного чугуна, мм;

30 Т вЂ” температура заливки белого легированного чугуна, К, Такой интервал обеспечивает надежное сваривание двух слоев чугуна и получение минимальной (1 — 2 мм) переходной зоны, что

35 способствует снижению напряжений в отливке и уменьшению ее склонности ктрещинообразованию, Коэффициенты 0,35 — 0,45 этого выражения выбирают в зависимости от параметров чугуна второго слоя — его

40 температуры и степени легированности: чем ниже температура чугуна второго слоя и чем выше степень его легированности, тем меньше должен быть этот коэффициент.

При интервале менее 0,35 С. а Т про45 исходит увеличение переходной зоны за счет перемешивания двух видов чугунов, что приводит к снижению качества металла, уменьшению слоя белого легированного чугуна, что в свою очередь повышает склон50 ность этого слоя к трещинообразованию, При интервале между заливками более 0,45 С а Т не происходит сваривания слоев обоих видов чугуна, увеличиваются внутрен1733186 ются условия нарастания твердой фазы залитого металла и увеличения тепловых нагрузок на закристаллизовавшийся металл, который не создает критических напряжений по толщине отливки. При отношении скоростей менее 1,5 — 2,0 напряжения в отливке возрастают настолько, что возникают горячие трещины, Получение качественной без трещин отливки способствует химический состав белого чугуна (легированного) с соотноц ением содержания кремния и хрома 1,1 — 1,2, При соотношении более 1:1,2 сказывается сильное карбидообраэующее действие хрома, в структуре чугуна формируются крупные включения структурно-свободных карбидов и карбида-фосфидной эвтектики, повышающих хрупкость металла и в предлагаемых условиях приводит к повышению склонности к трещинообразованию отливки. При соотношении менее 1:1 в структуре чугуна появляются включения графита, которые за счет увеличения предусадочного расширения способствуют увеличению напряжений в металлической матрице белого чугуна.

При выполнении способа очень важным является соблюдение всех предлагаемых параметров, так как их положительное влияние на получение качественных отливок без трещин возможно только в их взаимосвязи.

Пример. Чугун обоих видов выплавляли в индукционных печах промышленной частоты. Химический состав белого легированного чугуна, 7, ; углерод 3,5, кремний 0,4; марганец 0,4, хром 0,4, фосфор 0,5; сера

0,02; никель 2,0. Перед заливкой изложницу приводили во вращение на центробежной машине с горизонтальной осью вращения.

Скорость вращения соответствовала гравитационному коэффициенту, равному 70. Затем наносили на ее внутреннюю поверхность сыпучее теплоизоляционное покрытие из кварцевого песка и цирконового концентрата.

Величину С термического сопротивления выбирают исходя из приведенного выше соотношения;

27 X 10 0,4 X 70 (3,5 +0,4 +0,5 + 2,0)

Необходимую толщину покрытия определяют по формуле

Х Х

С = -+ —, X>, Xz — толщины песка и цирконового концентрата,м;

Й, Ж вЂ” коэффициенты теполпроводности песка и цирконового концентрата, Вт/мК Л = 0.,324, Л = 0,512.

Исходя из химического состава белого

5 чугуна и принятой величины гравитационного коэффициента требуемое термическое сопротивление составляет 0,0118 м К/Вт.

Подставляя значения С,i4, Лг, подбираем толщину теплоизоляционного покрытия.

"0 Она составит 2 мм песка, 2 мм цирконового концентрата. При а =55 мм, т= 0,4х0,01х55х х1700 = 380 с.

Белый легированный чугун заливали при 1700 К со скоростью 15 кг/с. Через 380 с после заливки белого чугуна заливали серый чугун со скоростью заливки 10 кг/с, После окончания кристаллизации изложницу останавливали, извлекали из нее отливку, Качество отливки оценивали по наличию трещин на поверхности отливки, а также на темплетах.

Результаты серии отливок с различными параметрами представлены в таблице, Как следует из приведенныхданных, применение предложенного способа обеспечивает получение отливок без трещин с высоким качеством металла наружного слоя, обуславливающем их высокую эксплуатационную надежность, Формула изобретения

Способ получения двуслойных отливок преимущественно во вращающуюся изложницу, включающий нанесение на изложницу покрытия и заливку в нее белого легированного и серогочугунов, отл ич а ю щийс я тем, что, с целью повышения качества отливок за счет снижения их склонности к трещинообразованию, заливку чугунов осуществляют с разными скоростями, соот40 ношение которых составляет 1;1,5-2,0, при соотношении содержания кремния и хрома в белом легированном чугуне 1;1,0-1,2, покрытие используют с термическим сопротивлением С, которое определяют из

45 следующей зависимости;

С = (25 — 30)х10 где А — содержание карбидообразующих;

 — содержание графитообразующих элементов в белом легированном чугуне, /;

К вЂ” гравитационный коэффициент, а интервал г между заливками чугунов выбирают из следующей зависимости: т= (0,35-0,40) С . а Т, где С вЂ” термическое сопротивление, м К/Вт; г а — толщина слоя легированного чугуна, мм;

Т вЂ” температура заливки легированного чугуна, К, 1733186

Наличие трещин

Способ ротивления, заливками г;

С,м К/Вт с

1,4

Да

Прототип

Предлагаемый

1,5

1,8

2,0

1,0

1,1

1,2

0,35

0,40

0,45

Нет

72

27

Запредельные значения

0,9

1,3

1,2

2,2

0,30

0,47

72

Да

22

Н

15

25

Составитель И,Куницкая

Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор М.Кучерявая

Редактор А,Долинич

Заказ 1626 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Коэффици- Коэффициент терми- ент интерческого соп- вала между

Соотношение скоростей заливки обоих чугунов

Соотношение содержания кремния и хрома в легированномч г не

Твердость наружного слоя из белого чугуна по Шору