Способ изготовления пористых вставок для поверхностного легирования отливок в литейной форме

Способ изготовления пористых вставок для поверхностного легирования отливок в литейной форме

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советские

Социапистическик

Республик (ti)917903 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 140580 . (21) 2923635/22-02 (53)IVI. Кл.

В 22 0 19/00

В 22 0 27/18 с присоеднненнеее заявки №вЂ” (23) Приоритет

9кудврснапвй кеиатет

CCCP ае аелэи азабретеккй и втерыткй

Опубликовано 0704Я2. Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 070482 (53) УДК621. 746.

° 58(088.8) В. И, Устинов, А. М. Михайлов, В. П. Карпов (72) Авторы (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТЫХ ВСТАВОК

ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ ОТЛИВОК

В ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЕ

Изобретение относится к способам получения вставок и покрытий для поверхностного легирования отливок непосредственно в литейной форме в период их затвердевания и охлаждения.

Известен способ получения пористых легирующих вставок путем введения в них выжигаемой добавки и накалывания отверстий 1), Наиболее близким техническим реше- ., 1О нием к изобретению является способ изготовления пористых вставок для поверхностного легирования отливок в литейной форме иэ смеси тугоплав1S ких и легкоплавких легирующих компонентов со связующим, при котором поры в легирующих вставках получают выжиганием связующего - фенольной смолы (21.

При известных способах получения легирующих вставок и покрытий требуется специальный процесс выжигания смолы, а также накалывания каналов, что усложняет технологический процесс. При этом ограничены величина пористости и размер пор, значительно количество закрытых пор, заполнение которых металлом затруднено.

Роль жидкой фазы, фильтрующейся в поры выполняет металл отливки. В связи с этим снижается стабильность процесса, зависящего от температуры заливаемого металла, его массы и т.д, Толщина легированного слоя ограничена.

Цель изобретения — получение вставок или покрытий на поверхности отливок любой конфигурации легирующего слоя достаточной толщины, с высокой плотностью и хорошей связью с отливкой.

Поставленная цель достигается тем, что по способу, включающему изготовление пористых вставок иэ смеси легкоплавких и тугоплавких компонентов со связующим, вставки изготавливают в начале в виде каркаса пористостью

Толщина вставки

Пористость вставки, о

Толщина слоя, Высота отливки мм

Износ при трении, Г мм мм

65

0, 1585

3 91

50-904 иэ тугоплавкого легирующего компонента с добавкой поверхностноактианого вещества (пенообразователя), а затем поры заполняют порошком легкоплавкого легирующего компонента или смесью его с флюсом в вибро-или пневмопотоке.

Легкоплавкая составляющая, заполняющая поры вставки или покрытия, обуславливает наличие в них жидкой фазы уже при нагреве вставки или покрытия от залитого металла, это ускоряет формирование легированной зоны, повышает стабильность легирования, создает условия для получения легированного слоя значительной толщины (более 1 О - 1 5 мм ), Изготовление пористых вставок осуществляют в следующем порядке.

В лопастном смесителе перемешивают 100 мас.ч. порошка тугоплавкого компонента, например феррохрома

ФХ 800 с размером частиц +0,1-1,0мм; 4-8 мас.ч. связующего, например жидкого стекла (ГОСТ 8264-56);

0,3-0,5 мас.ч. поверхностно-активного вещества, например ДС-РАС (ВТУ-31-56) и 0,4 мас.ч. воды. Объем пены, а следовательно, и пористость получаемых вставок регулируют подбором количества ДС-PAC и воды. Заливают пеносмесь в стержневой ящик и сушат вставку при 200-220 С в течение

20-25 мин. Извлекают вставку иэ ящика и заполняют ее поры порошком легкоплавкого компонента, например углеродистого ферромарганца с размером частиц +0,05+0,i мм. Для заполнения пор вставку помещают внутрь герметичной камеры, заполненной на

3-$4 о6>е а легкоплавким порошком, которая устанавливается на вибростенд, например ВЭДС 200А. Заполнение пор

Способ изготовления вставки

1. Обычная формовка пластического состава из 100 мас.ч.

ФХ 800; 6 мас,ч. жидкого стекла

7903 4 осуществляют при частоте колебаний камеры 6-8 кГц и амплитуде колебаний

3-5 мм в течение 3-5 мин. Конечную пористость вставок регулируют временем заполнения и амплитудой колебаний.

Для сравнения эффективности предложенного способа получения вставок с известными отливали чугунные от10 ливки размером 200х70 мм и разной высоты, при температуре заливаемого в форму чугуна 1330-1350 С. Проводили замеры температуры на контактных поверхностях вставки с формой и ме1s таллом с помощью термопар BP 5/20, Из полученных отливок вырезали для испытания на износ образцы размером

l5x15xl0 мм, Об износостойкости судили по потере массы образца при

20 испытании его на машине ИИ 1-И в среде корунда (см. таблицу).

Вставки, изготовленные известными и предложенными способами, пришпиливали гвоздями к нижней горизон2s тальной поверхности литейной фазы, Данные по температурным замерам пЬказали повышение температур на контактных поверхностях при использовании вставок из пеносмеси на зр 30-60 . В связи с этим имело место о более длительное существование жидкого расплава, способного к проникновению в поры вставок, и образование более толстого легированного слоя, Данные таблицы свидетельствуют также, что в принятых условиях получения отливок традиционным способом не удается получить легированного слоя на отливках с толщиной стенки менее 20 мм. Вставки, полученные предложенным способом, создают условия для получения легированного слоя.

917903 6

Продолжение таблицы

Способ Пористость Высота изготовления вставки вставки, отливки, 1

4 мм

Толщина вставки, мм

Толщина слоя, мм

Износ при трении, r пп

2. Заливка пеносмеси иэ

100 мас.ч. ФХ 800;

8 мас.ч. жидкого стекла; 0,4 мас.ч.

ДС-РАС; 2 мас,ч. воды

20

75 40

0,1657

2,5

6,0

О, 1320

4. Вставка 1г 2, но эапол- 10 5 ненная флюсом-криолитом 20 5 5,5 до пористости 653 65 40 5,5 0,1630

ВНИИПИ Заказ 1971/10

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

3. Вставка Ю 2,но заполнение 10 пор в вибропотоке порош- 20 ком ФИн 1 до пористости 653 65 40

Меньшее предельное значение пористости у незаполненных в вибропо» токе вставок обусловлено частичным опадением пены при сушке вставок, а также отсутствием внешних уплотняющих воздействий (согласно заявленному способу). Кроме то:о, при снижении пористости у вставок ниже

504 снижается глубина легированного слоя. Верхний предел пористости у незаполненных вставок 904 обуслово 35 лен малой площадью контакта между составляющими зернами и как следствие низкой прочностью вставок, недостаточной для дальнейшей их об40 работки в вибропотоке. При обработке вставок с исходной пористостью

" S7-903 в вибропотоке их пористость снижается минимально до 78-80л,, а максимально до 20-223.

Решение о значении пористости вставок до и после обработки их в вибропотоке получают иэ экгномиче» ской целесообразности и требований к эксплуатационной стойкости поверхности отливки. В таблице приведены

50 данные, которые наиболее экономичны и целесообразны при получении износостойких (в условиях абразивного изнашивания) поверхностей чугунного литья.

При получении необходимых служебных свойств на отливке без присутствия легкоплавкого легирующего компонента поры вставки заполняют толь- ко флюсом.

Выдержанные при температуре выше

900- 1000 С вставки, полученные предложенным способом, используют как композит.

Формула изобретения

Способ изготовления пористых вставок для поверхностного легирования отливок в литейной Форме иэ смеси тугоплавких и легкоплавких легируюших компонентов со связующим, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения стабильности и качества легирования, вставки изготавливают в начале в виде каркаса пористосТью

50-90 ь из тугоплавкого легирующего компонента с добавкой поверхностноактивного вещества - пенообразовате ля, а затем поры заполняют порошком легкоплавкого легирующего компонента или смесью его с Флюсом в вибро- или пневмопотоке.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР и 662261, кл. В 22 D 19/02, 1977.

2. Патент Японии и 48-20968, кл. 11ВО 8, 1973 (прототип).

Тираж 853 Подписное