Способ получения износостойкого слоя на поверхности отливки

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ai (19) (И) (ц 4 В 22 D 27/18, 19/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 3

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ВЬ;;,:, I (21 ) 4073614/31-02 (22) 02.06.86 (46) 15.04.88.Бюл. 1(- 14 (71) Институт проблем литья

АН УССР (72) Б.А.Кириевский, О.И.Шинский, H.Ì.ÂèHsðñêèé и В,Н.Зоц (53) 621.74.046 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1(778926, кл. В 22 D 27/18, 1978. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО

СЛОЯ НА ПОВЕРХНОСТИ ОТЛИВКИ (57) Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к созданию иэносостойких композиционных материалов, эксплуатирующихся в условиях абразивного, ударно-абразивного изнашивания. С целью увеличения толщины износостойкого слоя, повышения его качестas и снижения энергоемкости процесса, иэносостойкий слой формы перед заливкой в нее металла нагревают до 0,6-1,1 температуры солидуса, а в период заливки и кристаллизации металла создают в слое разрежение величиной 0,050,09 МПа.

1388190

Изобретение относится к металлур- гии и литейному производству, в том числе к созданию износостойких композиционных материалов, эксплуатирующихся в условиях абразивного,ударно-абразивного изнашивания, например при изготовлении деталей дробеметного, насосного, горного оборудования.

Целью изобретения является увеличение толщины износостойкого слоя, повышение его качества и снижение энергоемкости процесса.

Износостойкий слой (элемент) формы перед заливкой в нее металла наг- 15 ревают до температуры (0,6-1,1 )T а в период заливки и кристаллизаций металла создают в слое (элементе) разрежение величиной 0,05-0,0 МПа.

При этом за счет уменьшения гради- 20 ента температур в системе жидкий металл — стержень снижается интенсивность теплообмена между заливаемым металлом и стержнем, увеличивается время пребывания заливаемого метал- 25 ла в порах стержня в жидком и жидкотвердом состоянии, что позволяет заливаемому металлу пройти более длинный путь по капиллярам стержня и, тем самым, увеличить толщину иэносо- 30 стойкого слоя. 3а счет разрежения, создаваемого в форме, увеличивается давление на жидкий металл в поровом канале, что ведет к увеличению скорости движения металла в нем, как следствие, увеличивается путь,пройденный жидким металлом внутри стержня, что дополнительно увеличивает толщину износостойкого слоя.

Кроме того, снижение скорости ох- 40 лаждения системы расплав-упрочняющие огнеупорные износостойкие включения увеличивает длительность физико-химических процессов взаимодействия между фазами, что ведет к более прочно- 45 му сцеплению основного металла с иэносостойкими включениями.

Температуру нагрева стержня из абразивного материала 0,6-1,1 выбирают иэ условия наиболее прочного сцепления этих включений с основным металлом и увеличения его толщины.При температуре выше 0,6 происходит полное разложение связующего, Поэтому при заливке расплава газообразные продукты разложения связующего не выделяются и поэтому не препятствуют проникновению расплава в поровые каналы стержня.

Нагрев стержня менее 0,6 Тз малоэффективен. Толщина иэносостойкого слоя меняется назначительно. Температура по толщине с те ржи я меняе тся по параболическому закону, Поэтому на глубине, соизмеримой с толщиной износостойкого слоя, теплообмен между формой и расплавом достаточно интенсивен, к тому же температура нагрева менее.0,6 Т не обеспечивает разложения связующих, поэтому полное разложение связующего происходит только в процессе заливки расплава. Выделяющийся газообразный продукт препятствует проникновению расплава в капиллярные каналы стержня, глубина проникновения расплава в стержень,и сила сцеп. .i.íèÿ износостойкого слоя с основным металлом уменьшается. Нагрев стержня свыше

1 1 Т з ннееццееллеессооооббрраазэеени, так. как трудно осуществим из-за интенсивного теплообмена в форме. И за время сборки формы стержень, нагретый до температуры выше 1,1 Т, остывает до температуры менее 1,1 Тз . Кроме того, повышение,температурй выше

1,1 Тэ увеличивает энергоемкость, трудозатраты процесса и снижает производительность.

Разрежение в износостойком слое (элементе) выбирают из условия необходимого увеличения металлостатического напора путем увеличения градиента давления в форме и иэносостойком слое и удаления образующихся га-. зов в форме и иэносостойком слое в процессе заливки металла.

Снижение разрежения в износостойком слое менее 0,05 MIIа ведет к уменьшению металлостатического напора металла под слоем и возрастанию газового давления в нем. Это снижает скорость движения металла в поровых каналах слоя, как следствие, уменьшает толщину иэносостойкого слоя на отливке.

Увеличение разрежения более

0,09 MIla не ведет к увеличению толщины износостойкого слоя, так как дальнейшее снижение разрежения незначительно увеличивает.металлостатический напор под иэносостойким слоем, не вызывает его увеличения на отливке, а ведет к возрастанию энергетических затрат и снижает производительность процесса.

1388190

Формула изобретения Составитель T.Королева

Редактор М.Бандура Техред Д.Сердюкова Корректор Л,Пилипенко

Заказ 1538/16 Тираж 740 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

С целью апробации предложенного способа проведены опытные плавки и изготовлены образцы по предложенному способу и способу-прототипу.

Пример. Изготовлены в качест5 ве элементов формы стержни из песка на алюмохромфосфатном связующем.

Стержни размером 100х50х20 нагревались в отжигательной печи и после нагрева до заданной температуры устанавливались в форму, в которую был вмонтирован вакуумный коллектор.

Время с момента извлечения нагретого стержня из печи до момента заливки составляло 1,0-1 5 мин. После сборки формы создавалось разрежение в коллекторе 0,085 МПа и производилась заливка чугуна (3,5% С; 2,1% Si;

0,7% Мп; 0,15% Сг; 0,03% Б; .0,1% Р) при 1300 C. Спустя 2-3 мин после заливки разрежение снималось. Было изготовлено 8 образцов. Стержни нагревались до 600 С (0,5 Т ); 720 С (0,6 Тз); 840 С (0,7 Тз); 960 С (0i8 T ); 1080 С (0,9 Т ); 1200 С (1,0 Тз ); 1320 С (1,1 T ); ° 1380 С (1 15 Т ), в которых создавалось в период заливки разрежение (ИПа)

О ° 045э Oq051 Оэ06 О 07 0,08 0,09; 30

0,09 и 0,095 соответственно.

Образцы прототипа изготавливались аналогичным образом, только устанавливались в форму в холодном состоянии .и разрежение составляло 8 х х !О мм рт.ст.

Проведены испытания полученных образцов на износостойкость, в качестве абразивной среды применялся песок.

Расчет относительной износостойкости проводился по формуле д Р„ и ð Е где д Р„- потеря веса прототипа; д P — потеря веса материала, полученного по предлагаемому способу.

Глубина износостойкого слоя в среднем в 1,5 раза, а относительная износостойкость в 1,15-1,20 раз выше, чем у прототипа.

По сравнению с известным способом использование предложенного способа позволяет увеличить величину иэносостойкого слоя с 4,1 до 4,6-9,6 мм, а износостойкость на 8-21% а в случае превышения или занижения граничных значений выбранных параметров необходимая эффективность не достигается.

Энергоемкость процесса по прототипу на 16,4% выше, чем по предложенному способу.

Способ получения износостойкого слоя на поверхности отливки, включающий размещение на рабочей поверхности литейной формы слоя обмазки либо вставки из легирующих материалов, заливку расплавленного металла в литейную форму и создание в укаэанном слое (вставке) разрежения в период заливки и кристаллизации металла, о т л и ч а ю m и и с я тем, что, с целью увеличения толщины износостойкого слоя, повышения его качества, снижения энергоемкости процесса, иэносостойкий слой (вставку) перед заливкой в литейную форму металла нагревают до О,б - 1,1 температуры солидуса заливаемого металла, а разрежение поддерживают равным 0,050,09 ИПа.