Способ термической обработки отливок из чугуна

 

Изобретение относится к термической обработке чугуна с применением вибраций. Цель изобретения - улучшение качества отливок путем более полного превращения цементита в графит и сокращение времени обработки . Сущность изобретения заключается в том, что термическую обработку ( отжиг в ванне с расплавом ) чугунных отливок осуществляют с одновременным наложением низкочастотных колебаний с амплитудным виброускорением (20- 40)g, где g -ускорение свободного падения и частотой 20-120 Гц. Причем ванну с расплавом заполняют газом на 3-20 об.% и веществом, создающим в расплаве 3-5 об.% углерода. В расплаве при воздействии на него низкочастотными колебаниями возникает кавитация , которая создает микроударные волны и вызывает вибрацию самой отливки . Это ускоряет превращение цементита в графит. 3 табл. (Л СА:) ю 01 о со 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ вЂ” РЕСПУБЛИК (19) (11) 25093 А1 (51) 4 С 21 Г 1/78

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ создает микроударные вибрацию самой отливпревращение цементабл, витация, которая волны и вызывает ки. Это ускоряет тита в графит, 3

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3997424/22-02 (22) 10.11.85 (46) 23,07.87, Бюл. и 27 (71) Научно-производственное объединение Анитим" (72 ) Ю.А. Степанов, Г.Ф. Баландин, А.В,Иванайский, Б.К.Уразбаев, 10 А.Конон, В,И.Егоров и В.В, Иванайский (53) 621,785,79 (088.8) (56) Гуляев А.П, Металловедение.

М.: Металлургия, 1977, с.219-221.

Применение ультразвука в промышленности. Сборник. — М,: Машиностроение, 1975, с.102-104. (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ОТЛИВОК ИЗ ЧУГУНА (57) Изобретение относится к термической обработке чугуна с применением вибрации. 1(ель изобретения улучшение качества отливок путем более полного превращения цементита в графит и сокращение времени обработки. Сущность изобретения заключается в том, что термическую обработку (отжиг в ванне с расплавом ) чугунных отливок осуществляют с одновременным наложением низкочастотных колебаний с амплитудным виброускорением (2040)Г., где g — ускорение свободного падения и частотой 20-120 Гц. Причем ванну с расплавом заполняют газом на 3-20 о6.7. и веществом, создающим в расплаве 3-5 о6.7. углерода, В расплаве при воздействии на него низкочастотными колебаниями возникает ка1325093

Изобретение относится к металлургии, в частности к термической обработке отливок из чугуна.

Цель изобретения — улучшение качества отливок путем более полного превращения цементита в графит и сокращение времени обработки.

Термическую обработку чугунных отливок проводят с одновременным наложением низкочастотных колебаний с 10 амплитудным виброускорением (20-40) р, где g — ускорение свободного падения, частотой 20-120 Гц, причем ванну с расплавом заполняют газом на 3-207. и помещают в нее вещество, преимущест-15 венно содержащее в объеме расплава

3-57 углерода, В расплаве при воздействии на него низкочастотными колебаниями возникает кавитация.

Кавитация расплава, воздействую- 20 щая на термообрабатываемые отливки, создает в них микроударные волны и вызывает вибрацию самой отливки, Расплав, содержащий углерод, насыщает поверхность отливки эа счет того, что в расплаве термод пымическая активность углерода выше, чем в отливке, в результате этого на ее поверхности происходят диффузионные процессы между отливкой и расплавом.

Газ, подаваемый в емкость с расплавом, обуславливает воэможность развития кавитационного процесса, Кавитационный процесс является нестационарным и сопровождается силь- 35 ными пульсациями и когда частота одного из пульсационных компонентов совпадает с собственной частотой отливки возникает ее вибрация. Кавитационная вибрация в 5-10 раз вьипе, чем частота низкочастотного вибростенда.

Подача в емкость с расплавом газа является необходимым условием для ведения процесса, Гаэ обуславливает воэможность развития кавитационных процессов в жидкости при воздействии на расплав с вышеуказанной виброско— ростью низкочастотных колебаний.

При отсутствии газа процесс перемешивания расплава с углеродом сковывается и в жидкости не развиваются вихревые макропотоки, кавитация расплава отлива не происходит, Минимальное количество газа, которое должно быть подано в емкость, чтобы заметно начался кавитационный процесс сосю тавляет 37. от объема ванны. Подачу газа, с целью интенсификации процесса кавитации, целесообразней производить ближе к донной части ванны.

Эта величина определена опытным пуТЕ М.

При увеличении подачи гаэа процессы перемешивания и кавитации интенсифицируются. Наиболее приемлемое количество газа составляет 207.. В этом случае смешивание расплава с углеродом и его дисперсное распределение по объему расплава становится стабильным, подача газа более 207. отрицательно сказывается на производительности. Поэтому иэ практических соображений желательно ограничить количество газа до 207.

Подача в емкость с расплавом углерода необходима, чтобы создать среду, в которой термодинамическая ак= тивлость по углероду была бы вышее, чем в отливках иэ чугуна, этим обуславливается нижний предел 3%, а верхний предел ввода углерода обусловлен условиями жидкотекучести расплава

57. Ввод углерода в расплав интенсифицирует отжиг чугунных отливок в расплавах, особенно тонкостенных отливок, 11ри воздействии на расплав низкочастотными колебаниями с вышеуказанным диапазоном виброускорения газ и углерод дисперсно распределяются по объему расплава, В подготовленный таким образом расплав помещают чугунные отливки и проводят термообработку, Пример, В стальном тигле расплавляют кальцинированную соду, 1 емпературу расплава доводят до

900 О. Включают вибратор, который передает низкочастотные колебания на тигель с расплавом. В тигель одновременно подают азот и графит. После перемешивания компонентов, в него помещают чугунные отливки. Отжиг осуществляют в течение 30 мин. Охлаждение отливок производят на воздухе.

Результаты эксперимента сведены в табл,1, 1325093

Т а блица 1

Опыт

Время отжига, мин

Амплитудное виброускорение, м/с

Частота, Гц

Содержание цементита, 7

180

120

200

120

200

60

3,5

200

20

300

120

2,5

300

3,0

300

3,5

400

2,0

120

400

2,5

400

3,0

10

2,0, 30

450

120

2,0

450

12

13

450

2,5

20

Ультразвуковое воздействие на образец 18 кГц, амплитуда 16 мкм, время 30 мин

8,0

10

18000

Нет

2,5

120

Нет

Таблица

Время отжига мин

Опыт Количество азота, Уа

30

3 11

4 20

I

Из табл. 2 видно, что предложенные параметры режима наиболее эффективны по сравнению с известным способом 45 (образец 14) и контрольными образцами 15 и 16, Более полный распад цементита происходит при частоте 20-120 Гц и виброускорении 45 (образцы 11 ,и 13). Однако работа при таких высоких виброускорениях требует значительного усложнения аппаратурного оформления и расхода энергии.

В табл,2 и 3 приведены данные по влиянию азота и Графита на улyч eниe качества отливок путем более полного превращения цементита в графит, Исследования проводятся при виброускорении 20-40@ и частоте 20-120 Гц.

5 21 30

Из-за содержания в объеме ванны азота менее 37. от объема расплав возника1325093!

О!

Тaáëèöл3

Содержлпие уг—

Опыт

Содержа пге цементптл, % лерадл гз формула изобретения расплав е, г!лс.%

6,2

2,0

3,0

3 5

4,0

3,6

5 0

4,0

6,0 ходит перенос углер эдл иэ расплава

Составитель Л.1 улемин

Техреп A.Кравчук

Корректор Г,Решетник

Редактор Г.Волкова

Тирлж 549 Подписное

ВИ1И1111 Государственного комитета СССР по деллм изобретений и открытий

113035, Москва, 11(-35, Рлушская наб., д.4/5

Заклз 3022/25

Производственно-полиграфическое предприятие, г,Ужгород, ул.Проектная,4 ет только в ее прг<донг«>й ч;<сти. В <-.«яс этим время термическсй обрлботки увеличивается нл 6-10%.

При содержании азота более чем

20% от объема расплава расход ее увеличивается беэ интенсификации процесса отжога, Прп этом возникает потребность в сокрлщении объемл расплава и, клк следствие, уменьшение объег<л (массы садки), Это приводит к снижению производительности hpoцесса.

Подача в емкость с рлсплавом углерода обусловлена созданием в нем более высокой термодинлмической активности углерода относительно термообраблтываемого образца.

В перг:см опыте (тлбл.3, . терг<одпнампческля лктипност-.. по углеродураспллве меньше чем B обрл где, Поэтому ггедс стлточно г<нтенсппно происв образец. Интенсификация процесса отжигл осуществляется за счет виброканитлционной обработки чугунного образца, В опытах 2 и 3 термодинамическая активность по углероду в расплаве больше, чем в образце. Вследствие этого скорость диффузионного процесса образец — расплав возрастает, количество распавшегося цементита увеличивается в термообрабатываемом образце, С увеличением содержания углерода в рлсплаве вязкость его понижается, количество нераспавшегося цементита уменьшается.

При соединении углерода в расплаве более 5% (опыт 5), сковывается процесс виброкавитационной обработки изэл высокой вязкости расплава, количество нераспавшегося цементита в гугунном образце уменьшается.

Способ термической обработки отливок иэ чугуна, включающий нагрев в рлспллве солей, отжиг при воздействии колебаний заданной частоты и амплитуды на расплав, охлаждение на гоэдухе, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества отливок путем более полного превращения цемента в графит и сокращения времени обработки, при нагреве н расплав вводят азот íà 3-20% объемл и графит на 3-5% объема, а воздействие на расплав колебаниями осуществляют на частоте 20-120 Гц и амплитуде виброускорения 20-40 g, где г, — ускорение свободного падения,