Способ получения отливок

Способ получения отливок

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

®М нтиь + pg р;гас ка,А сабо къз най

Союз Советских

Социалистических

Республик

<>692691

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (51)М. Кл. (22) Заявлено 29.08.77 (21) 2520478/22-02 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

В 22 D 27/20

В 22 D 7/06

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.746. .58(088 ° 8) Опубликовано 251079 Бюллетень Но 39

Дата опубликования описания 251079 (72) ABTOpbl B. А. Ефимов, B. A. Кириевский, А, В. Аленкевич, ИЭ ЯррвтЕНИя В. И. Чайковский, A. С. Корниенко, С. В. Лепорский, Н. К. Пащенко, В. А, Губа и С. Т, Плискановский (71) Заявитель Институт проблем литья Ан Украинской ссР (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК

Изобретение относится к области ,литейного производства, преимущественно к изготовлению деталей металлургического оборудования, и может быть использовано при изготовлении отливков „подвергающихся воздействию термоциклических и механических нагрузок, например, мульды мартеновских печей.

Технология получения таких отливок предусматривает изготовление форвеа и заливку в нее..расплава, например стали. В последнее время с целью устранения литейных дефектов усадочного происхождения и повышения механических свойств металла при эалиэке непосредственно в форму вводят микрохолодильники — стальную или чугунную дробь (1) °

Отливки, получаемые суспензиониым методом (с вводом в жидкий металл микрохолодильников с соблюдением требований чистоты их поверх ности от окислов), характеризуются повышенными механическими свойствами в связи с благоприятным влиянием микрохолодильников на процесс кристаллизации расплава; ° Способ получения отливок с вводом в расплав микрохолодильников — железного порошка, например, марок ПЖ-1К, ПЖ-2К, или металлической восстановленной дроби со свободной от окислов поверхностью, позволяет получать качественную структуру металла с меха ническими свойствами, приближающимися к свойствам деформируемого металла. Несмотря на это повысить длительность эксплуатации отливок, работающих в условиях теплосмен, не удается. .Известен также способ получения стальных отливок с вводом или заливке форме железного порошка

ПЖ-2К (2). При этом достигается увеличение плотности отливок, приближающейся к значению этого показателя для поковок и проката.

Однако суспензионный способ полу20 чения отливок, один из объемов которых в процессе эксплуатации подвергается циклическим нагревам и последующим охлаждениям, а другой — механическим воздействиям, не обеспечивает повышения долговечности отливок

Как правило, объемы деталей, подвергающиеся значительным механическим нагрузкам, конструктивно выполняются достаточно массивными, с

692691- . большим запасом прочности, в то время как для объемов, работающих в условиях теплосмен, это является прогивопокаэаниый.

В процессе теплосмен в связи с большими градиентами циклйческих температур в объеме детали возникают термические напряжения, приводящие к короблению, образованию трещин и дальнейшему интенсивному их развитию до браковочных пределов.

Термические напряжения, превышающие пределы прочности материала, ускоряют разрушение детали . Наиболее чувствительными к разрушению являются границй бпряжейия массивйых и тонкостенных объемов деталей (в этих участках на материал воздействуют не только термические и механические нййрй)кения каждые в отдельйости, но и совместно) . Несмотря на высокое качество металла, достигаемое вводом микрохолодильников со свободной от окислов" поверхностью, трещины термического характера на упомянутой границе зарождаются. и "распространяются вглубь материала почти с такой же скоростью, как и в металле без ввода микрохолодильников. Основной причиной такого поведения материала является сохранение на том же уровне значений теплопроводности и коэффициента линейного расйиренйя материала и соответственно уровня действующих термических напряжений.

В этих условиях возникающие термические трещины, являющиеся надрезами — концентраторамй напряжений и интенсивно развивающиеся до браковочных пределов, быстро выводят деталь из строя.

Целью изобретения является повышение срока службы отливок за счет уменьшения температуры, возникающей в процессе теплового воздействия при эксплуатации на границе сопряжения объема, подвергающегося воздействию теплосмен, с объемом, подвергающим ся воздействию механических нагрузок. †::

Поставленная цель достигается тем, " что используют микрохолодильййки с внутренними пустотами,, заполненными инертным или восстановительным га зом. Эти микрохолодильники при вводе в жидкий металл расплавляются, а содержащийся в их пустотах инертный или восстановительный газ уносится жидким металлом в форму. Поскольку микрохолодильники вводятся в жйдкий металл равномерно, это приводит к рав номерному распределению в жидком металле газовых объемов-ячеек, " запол ненных инертным или восстановительным газом. В участках отливки с тонкой стенкой металл в форме быстро

:затвердевает и образующиеся газовые ячейки-пустоты фиксируются ° В толстостенных участках металл длительное время находится в жидком состоянии

"и газы в значительном количеств успевают выделиться, в результате чего металл в основной своей массе затвердевает монолитным.

Таким образом металл тонкостенных участков детали, подвергающейся воздействию теплосмен, затвердевает с наличием газовых пустот-ячеек. ПоО скольку теплопроводность такого металла значительно ниже, чем сплошнолитого, то на границу сопряжения объемов тонкостенного участка с толстостенным тепнопередача резко уменьшается, что, в свою очередь, ведет к сохранению повышенных прочностных характеристик металла. При этом создаются благоприятные условия для снйжения скорости зарождения и роста трещин, замедляется раз20 рушение металла и, соответственно, длительность эксплуатации деталей возрастает .

Пример . Изготовляют заготовки толщиной 30 мм, шириной 100 мм

25 и высотой 160 мм (без учета высоты прибыли) из стали марки 35 Л. При изготовлении отливков в процессе заливки формы вводили микрохолодильники без наличия в них пустот, а при из30 готовлении опытных — с наличием в микрохолодйльниках пустот, заполненных инертным газом (аргонсм) . Поверхность микрохолодильников очища ли от окислов методом восстановления .

3$ Количество вводймых мнкрохолодильников - 3,5% от веса металла в форме, размер гранул микрохолодильников без пустот 0,5-3 мм, с пустотами — 4-5мм.

Пустоты в микрохолодильниках получали в, процессе распыления жидкой стали — крупные гранулы микрохолодильников,: как правило, при распылении образуются пустотелыми с наличием в пустотах инертного или восстановительного газа, применяемого

45 при распылении жидкой стали.

Из металла отливок изготовляли образцы в виде стержней 10 мм и высотой 150 мм. Один из концов образцов нагревали в шахтной электри° ® ческой печи с температурой в шахте о

1000 С и одновременно измеряли температуру концов образцов потенциометром -c точностью + 5%. На поверхностях нагреваемого и противополож55 ного концов монтировали (приваривали) термопары из термоэлектродной проволокиф0,2 мм хромель-алюмель.

Проведенный эксперимент показал, что температура на поверхности об д разца, отлитого по предлагаемому способу почти на 100 меньше, чем в сравнительном металле. Соответст-вейййе" значения температур в сравнительном замере (при выдержке нагреваемого торца в печи в течение 180 с) 692691 составили 840 С н 921.С. Это обуслов- лено уменьшением эффектинного коэффициента теплопронодности металла.

Последний может быть оценен по следующей формуле и в каждом конкретном случае зависит от размера ячеек, их равномерности и частоты распределе,ния: масса металла, .тем больше времени металл находится в жидком состоянии,благодаря чему вводимый газ успевает вы- делиться. Повышение количества вводи мых микрохолодильников с газовыми пустотами ведет к увеличению количества газовых пустот в металле.

Использование предложенного способа получения отливок, объемы которых каждый в отдельности в процессе эксплуатации подвергается воздействию циклических односторонних нагревов-охлаждений и механическим нагрузкам обеспечит по сравнению с известнМчи способами следующие преимущества: снизит теплопередачу к границе сопряжения объемов с различным характером воздействия, уменьшит температуру в этом участке и соответственно снизит температурные напряжения, а также совместное действие температурных и механических напряжений.

О=Л(5-tt 5 к)т —

dt )х

3 где -- - — градиент температуры д

I к Л- коэффициент теплопроводности п — число ячеек;

k — коэффициент равномерности распределения ячеек;

S — площадь сечения тела;

$ — усредненная площадь ячеек.

Естественно, что значения Eg npu

=. 840 С и В при t = 9210C существенно различны. Например, для 26 стали СтЗОЛ (0,26% С) .6,- t = 840 С составляет 6,7 кг/мм,а при 6в" t = 921 С вЂ” 4,3 кг/мм 2. Естественно, что исследуемая способность металла в зоне соединения объема теплосмен. Щ .и объема механического нагружения в случае использования опытного металла будет почти в 1,6 раза выше,что и предопределяет повышенную долговечность работы отливки в целом. у»

Как сказано выае, размеры ячеек (пустот) должны быть строго определенными, равномерно распределенными в объеме. Величина ячейки газового узыря обусловлена комплексом фак- 35 торов к основным из которых следует отнести температуру заливаемого металла, особенности эатвердевания его, а также количество вводимых микрохолодильников с газовыми пустотами. Наиболее благоприятные условия для сохранения введенных в жидкий металл объемов газа создаются при невысоких перегревах жидкого металла над ликнидусом (50-60 С)

/ а также при ускоренной кристалли- 45 зации жидкого металла, что имеет место s песчаной форме при наличии тонких стенок н отливке. Чем больше перегрев жидкого металла и больше

Экономический эффект по металлургическому заводу им. Ильича (г. Жданов) составляет 100 тыс. руб.

Формула изобретения

Способ получения отливок, включающий заливку в литейную форку жидкого сплава и введение в него микрохолодильников, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью nos eния срока службы отливок в условиях переменных тепловых нагрузок, микрохолодильники используют с внутренними пустотами, заполненными инертным или восстановительньак газом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Рыжиков A.A., Гаврилин И. В.

Расчет и применение суспензианной разливки, Литейное производство, 1970 9 8, с. 11.

2. Светлона П. H. и др. Свойства стальных отливок при суспензионном методе литья„ Сб, Литейные снойства сплавон, ИПЛ АН УССР, К.

1972, с. 136-137.

Заказ 6041/3 Тираж 945 П одписное

ЦННИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель T. Королева

Редактор О. Колесникова Техред N.Петко Корректор Ki. Макаренко