Способ получения биметаллических отливок из сплавов на основе железа

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ШМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОТЛИВОК ИЗ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА, вюшчакщ1й предварительное наложение на поверхность твердой основы металлической фольги перед размещением ее в литейной форме, установку в литейную форму, заливку в форму сплава на основе железа и охлаждение отливок,, о тл и ч a ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения прочности соединения слоев отливки, перед наложением металлической фольги на поверхность твердой основы наносят флю, a после наложения металлической фольги ее подпрессовывают под давлением 5-30 МПа при температуре на 50100°С выше температуры плавления флюса. 2. Способ по. п. 1, отлича9 ющийся тем, что в качестве металлической фольги используют алюминиевый лист толщиной 0,3-1,0 мм, a в качестве флюса смесь галогенидов .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ООЦ Л

РЕСПУБЛИК

09 (И) g g В 22 D 19/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3546383/22-02 (22) 01.02.83 (46) 30.. 12.84. Бюл. И 48 (72) Н.С. Траймак, В.А. Стасюлевич, С.А. Лихачев и Н.В. Псырков . (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени .политехнический институт (53) 621.74.046(088.8) (56) 1. Патент. США И 3542116, . кл. 164-86, 1968.

2. Смеляков Н.H. Армированные отливки. М., Машгиз, 1958, с. 116120. (54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОТЛИВОК ИЗ СПЛАВОВ

НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА, включающий предварительное лалокение на поверхность твердой основы металлической фольги перед размещением ее в литейной форме, установку в литейную форму, заливку в форму сплава на основе хелеза и охлаждение отливок,,о тл и ч а ю шийся теи, что, с целью увеличения прочности соединения слоев отливки, перед наложением металлической фольги на поверхность твердой основы наносят флюс, а после наложения металлической фольги ее нодпрессовывают под давлением

5-30 ИПа при температуре на 50100 С выше температуры плавления флюса.

2. Способ по.п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что в качестве 3 металлической фольги используют алюминиевый лист толщиной 0,3-1,0 ми, а в качестве флюса смесь галогенидов.

С3

1131594

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к изготовлению биметаллических деталей литьем.

Известен способ получения биметаллических отливок, включающий установку подогретой твердой основы в литейную форму и заливку жидкого металла,на твердую основу )1j .

Однако этот способ не всегда поз" воляет получить качественную сва- 10 риваемость на границе металла основы и заливаемого сплава.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ 15 получения биметаллических отливок из сплавов на основе железа, включающий предварительное наложение на поверхность твердой основы металлической фольги, подогрев твер- 20 дой основы перед размещением ее в. литейной форме, установку в литейную форму, заливку в форму сплава на основе железа и охлаждение отливок. При заливке таких вставок фоль- д5 га плавится, образуя твердый раствор с железом и переходной, диффузионный слой между заливаемым металлом и металлом вставки Pj .

Недостатком способа является невысокая прочность соединения слоев отливки вследствие неравномерного прилегания металлической формы к поверхности твердой основы, сохра кения пор мЕжду фольгой и поверх- 35 ностью твердой основы. Кроме того, наложение металлической фольги и ее удержание возможно только на горизонтальных поверхностях твердой основы. На наклонных и, тем более, вертикальных плоскостях фольга удерживаться не будет, что не обеспечит качественного соединения слоев отливки по данным поверхностям.

Цель изобретения — увеличение прочности соединения слоев отливки.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения биметалЛических отливок из сплавов на основе железа, включающему 50 предварительное наложение на поверхность твердой основы металлической фольги, подогрев твердой основы перед размещением ее в литейную форму, заливку в форму сплава на 55 основе железа и охлаждение отливок, перед наложением металлической фоль. ги на поверхность твердой основы наносят флюс, а после наложения металлической фольги ее подпрессовывают под давлением 5-30 MIIa npu о температуре на 50-100 С выше температуры плавления флюса, причем, в качестве металлической фольги используют алюминиевый лист толщиной

0,3-1,0 мм, а в качестве флюса— смесь галогенидов.

Увеличение прочности соединения слоев отливки при подпрессовке металлической фольги обеспечивается плотное ее прилегание к поверхности твердой основы. Кроме того, промежуточный слой флюса очищает поверхности фольги и твердой основы от окисных соединений, что увеличивает адгезионные силы охватывания между данными поверхностями. Приложение давления при подпрессовке выше 30 МПа как и использование фольги толщиной менее 0,3 мм может привести к нарушению сплошности металлической фольги, ее короблению или разрыву, что снижает прочность соединения слоев отливки. Давление менее 5 МПа не обеспечивает плотного прилегания металлической фольги к поверхности твердой основы. Увеличение толщины фольги сверх 1,0 мм приводит к увеличению усилий прессования. Кроме того, металлическая фольга большой толщины может полностью не проплавиться при заливке металла или она обеспечит образование в диффузионном переходном слое после кристаллизации отливки интерметаллидных фаз. И в том„ и в другом случаях снижается прочность соединения слоев отливки.

Использование указанного интервала температур процесса обеспечивает качественное адгезионное сцепление металлической фольги е поверхностью твердой основы.

Снижение температуры не обеспечивает активности флюса, нанесенного на поверхность основы, сохранения флюса в жидком состоянии на время всего технологического процесса.

Увеличение температуры нагрева может привести к подплавлению металлической фольги и нарушению ее сплошности.

Пример. Готовят твердую основу типа пластины толщиной 10 мм из стали 40Х. На одну иэ боковых поверхностей пластины наносят слой

1131594

Темпера- Толщина .тура, оС фольги, мм

Способ

Давление, ИПа арная вязсть, КДж/м й

Аналог (с флюсом

2,6 без фольги) 600

2,8

Прототип (без флюса) 0,6

3,0

Предлагаемый

500

3,7

0,3

500

5,7

0,6

500

500

1,0

6,1

5,8

500

1,3

10,5

0,8

3 флюса 34А ГОСТ 1521-68 (347 КАСТ, 29-357. LiCI, 9-11% йаГ, 8-127 ZnCI), твердую основу с флюсом нагревают до

470-520 С. При этом флюс расплавля0 ется и смачивает поверхность основы тонким слоем. Излишкам нанесенного флюса позволяют стечь, для чего располагают пластину в вертикальном положении. Нагретую твердую основу со слоем флюса устанавливают 10 под пресс, накпадывают металлическую фольгу АЯ1 ГОСТ 21631-76 и подпрессовывают. Затем извлекают основу, снова подогревают до 600 С и о размещают в литейную форму на вертикальной боковой ее поверхности;.

Заливку формы осуществляют сталью

5ХНИ при 1580-1600 С. В процессе .заливки и последующей кристаллизации слой алюминиевой фольги расплав- рр ляется, обеспечивая образование диффузионных зон и прочное соединение. слоев отливки. После охлаждения отливок из них вырезают ударные об-,, разцы, причем слой наплавленного 25 металла составляет 1/3 от толщины всего образца и проводят металлографические исследования и механические испытания.

Результаты испытаний представлены в таблице.

Металлографический анализ показывает, что полученные образцы имеют сплошную диффузионную зону по всей поверхности соединения твердой основы с заливаемым металлом.

Прочность соединения слоев определяют по величине ударной вязкости, определенной на образцах без надреза..

Предлагаемый способ может быть применен для изготовления биметаллических заготовок кузнечных штампов, пресс-форм литья под давлением и др., технологической оснастки и режущего инструмента, а также yrt рочнения поверхности отливок износостойкими вставками. Эффективность процесса обеспечивается экономией дорогостоящих и дефицитных материалов и легирующнх элементов, а так" же уменьшением количества (Х) бра- ка отливок в результате отслоения износостойкой вставки от заливаемого металла. Экономический эффект при изготовлении 1000 штук литых биметаллических заготовок режущего инструмента составит 250 руб.

1131594

Продолжение таблицы

3,2

0,6

500

3,4

2,5

0,6

500

0,6

4,5

500

30

7,4

0,6

500

7,2

0,6

500

0,6

6,3

500

4,4

0,6

420

0,6

5,7

470

14 i

0,6

6,9

520

6,2

0,6

600

6,1

0,6

17 (без флюса)»

Составитель В. Реут

Редактор Л. Авраменко Техред Т.Маточка Корректор М. Демчик

Заказ 9689/6 Тираж 774 Подписное

ВНИИПИ 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

Флюс марки 34А по ГОСТ 1521-68.

++ В образцах без флюса температура подогрева твердой основы перед разие. щением ее в литейной форме (600 С). о