Способ изготовления чугунных заготовок

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к изготовлению гильз цилиндров дизелей.Целью изобретения является повьшение износостойкости гильз цилиндров за счет оптимального сочетания свойств по высоте заготовки. Гильза цилиндра дизеля отливается центробежным способом в кокиль из чугуна С 420. При достижении на внутренней поверхности отливки температуры 900-950 0 проводят охлаждение со скоростью 1-5 С/с путем продувания отливки сжатым воздухом . При достижении отливкой температуры 800-750°С в зону верхней мертвой точки совместно с воздухом подают хладагент, не допуская его попадания в нижнюю часть отливки. Таким образом зону верхней мертвой точки охлаждают со скоростью 15 - 20°С/с, а нижнюю часть отливки -1-5 С/с, охлаждение отливки заканчивается при температуре 550-400°С. Затем заготовка подвергается изотермической вьщержке при 250-350 С для снятия остаточных напряжений. В результате такой обработки износостойкость гильз повышается на 10-15%. 1 табл. S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО@МЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) Ai (5)) 4 С 21 D 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 4196218/31-02 (22) 18.12.86 (46) 23.12.88. Бюл. Р 47 (71) Николаевский кораблестроительный институт (72) M.À. Медведев, В.Ф. Злобин, В.Е. Яковчук, Л.П. Клименко, В.И.Андреев и С.Я. Рубинштейн (53) 62I."8.08(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

)1=- 852944, кл. С 21 D 5/00, 1979. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЧУГУННЫХ

ЗАГОТОВОК (57) Изобретение относится к двигателестроению, в частности к изготовлению гильз цилиндров дизелей. Целью изобретения является повышение износостойкости гильз цилиндров за счет оптимального сочетания свойств по высоте заготовки. Гильза цилиндра дизеля отливается центробежным способом в кокиль из чугуна С 420. При достижении на внутренней поверхности отливки температуры 900-950 С проводят охлаждение со скоростью 1-5 С/с путем продувания отливки сжатым воздухом. При достижении отливкой температуры 800-750 С в зону верхней мертвой точки совместно с воздухом подают хладагент, не допуская его попадания в нижнюю часть отливки.

Таким образом зону верхней мертвой точки охлаждают со скоростью 15

20 С/с, а нижнюю часть отливки о

-1-5 С/с, охлаждение отливки заканчивается при температуре 550-400 С.

Затем заготовка подвергается изотермической выдержке при 250-350 С для снятия остаточных напряжений. В результате такой обработки износостойкость гильз повышается на 10-15Х.

1 табл.

1446177

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к изготовлению гильз цилиндров дизелей.

Целью изобретения является повыше- 5 ние износостойкости гильз цилиндров ,за счет оптимального сочетания свойств по высоте заготовки, а также получение равномерной эпюры износа гильз при эксплуатации. 10

Сущность способа заключается в том, что искусственное ускоренное охлаждение внутренней поверхности отливки начинают при достижении отливкой температуры 900-950 С и проводят 15 со скоростью 1-5 град/с до темпсратуры 800-750 С путем продувания отливки сжатым воздухом, после чего от температуры 800-750 до 550-400 С совместно с воздухом подают хладагент 20 и охлаждают заготовку со скоростью

15-20 град/с. При этом хладагент подают только в зону, прилегающую к верхней мертвой точке (ВМТ). и не до,пускают его попадания в нижнюю часть

25 гильзы, где продолжают воздушное охлаждение. При этом скорость ох- ° лаждения нижней части заготовки остается прежней, т.е. 1-5 град/с.

Наиболее износостойную структуру ЗО чугуна стремятся получить в зоне верхней мертвой точки (ВМТ) — зоне остановки поршневых колец перед началом рабочего хода поршня, так как этот район гильзы цилиндра двигателя внутреннего сгорания характеризуется наибольшими тепловыми и динамическими напряжениями, а следовательно, максимальными износами.

После извлечения из формы отливки 10 подвергают изотермической выдержке при 250-350 С в течение 15-20 мин.

Ускоренное охлаждение зсей внутP енней поверхности отливки воздухом, начиная с 950-900 С, позволяет избежать черезмерного роста графитовых включений и получать наиболее оптимальный с точки зрения износостоикости пластинчатый графиг среднего раз-мера. Вторая ступень ускоренного охлаждения заготовки в интервале температур от 800-750 до 550-450 С путем впрыска хладагента в зону ВИТ ведет к повышению дисперсности металлической матрицы в этом районе гильзы за счет быстрого прохождения температуры перлитного превращения. Дальнеишее охлаждение изделия происходит вне литейной формы и требует изотермической выдержки при 250-350"С в течение

15-2О мин для стабилизации структуры металла и снятия остаточных напряжений в отливке.

В результате такой термообработки в структуре чугуна на внутренней поверхности гильзы образуется равномерно распределенный пластинчатый графит средних размеров, а получаемая металлическая основа представляет собой высокодисперсную сорбитообразную структуру.

Искусственное охлаждение начинают с от температуры 950-900 С с тем, чтобы как можно раньше заглушить" процесс роста графитовых включений. Проведение охлаждения от более высоких температур приводит к отбеливанию чугуна с образованием в структуре труднообрабатываемого карбида железа.

Для равномерного износа гильз цилиндров дизелей при эксплуатации и уменьшения износа режущего инструмента при механической обработке искусственному охлаждению подвергают только зону внутренней поверхности заготовок, прилегающую к BMT. Гильзы цилиндров, отлитые по предлагаемой технологии имеют твердость на рабочей

Ф

l поверхности в зоне BMT 270-340 ед.

НВ, в районе нижнего бурта — 200?30 ед. НВ.

Пример. Изготавливают партию гильз цилиндров дизеля Д-240 весом

9 5 кг в количестве 500 шт, отливае7 мую центробежным способом в изолированном кокиле из чугуна. При достижении на внутренней поверхности отливки температуры 950-900 С проводят искусственное воздушное охлаждение внутренней поверхности со скоростью

1-5 град/с °

С целью определения влияния интенсивности охлаждения гильз цилиндров на твердость их рабочей поверхности в отливку в интервале температур от

800-750 до 550-400ОС поцают различное количество охлаждающей жидкости, в данном случае воды.

Так как время подачи воды остается неизменным и составляет 23 с, то масса охлаждающей воды пропорциональна скорости охлаждения отливки, При распылении на внутренней поверхности гильзы более 1,5 кг воды скорость охлаждения превышает 15

20 град/с. Это приводит к растрески.1446177

B качестве контртела используют ролики из закаленной стали 50.

Нри механической обработке гильз с дифференцированной твердостью наблюдается снижение брака по сравнению с полностью упрочненными гильзами.

При проведении стендовых сравнительных испытаний гильз цилиндров, полученных предлагаемым способом, совместно с гильзами повышается износостойкости опытных гильз цилиндров на 10-15Х а также уменьшается износ поршневых колец на 15-207.

Формула изобретения

Образец

Твер-. Значение дость, величины

НВ износа, мг

302

Известный

Предлагаемый

0,70

0,60

302

Составитель Т. Бердышевская

Техред А.Кравчук Корректор С. Черни

Редактор Н.Гунько

Заказ 6717/31

Тираж 545 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4 ванию заготовок вследствие резко возрастающих внутренних напряжений.

Начало водяного охлаждения отливки от температуры 800-750 С и его. скорость 15-20 град/с гарантируют при остывании ускоренный переход температуры перлитного превращения в чугуне (730-710 С) и образование стабильной сорбитообразной структуры.

Принудительное охлаждение гильз цилиндров заканчивается при 550-400 С.

Затем проводят их изотермическую выдержку в печи в течение 20 мин при о

320 С с целью снятия остаточных напряжений в отливках. При охлаждении заготовок до более низких температур возрастает время последующей изотермической выдержки до 40-50 мин.

Для доказательства повышенных износостойких свойств отливок, полученных по предлагаемой технологии, проводят испытания на износ опытных образцов гильз цилиндров, а результаты этих исследований сравнивают с характеристиками известных чугунов.

В таблице представлены результаты испытаний образцов, вырезанных из серийных гильз цилиндров (материал

С420) дизеля Д-240, а также полученных по предлагаемой и известной технологии.

Исследования проводят на машине трения 3070СМТ-1 при удельном давлении 20 МПа, скорости скольжения

3,0 м/с в условиях граничной смазки, Способ изготовления чугунных заго20 товок, преимущественно гильз цилиндров дизелей, включающий отливку в кокиль, охлаждение внутренней поверхности с заданной скоростью до 780с

750 С, а затем со скоростью 15—

25 20 град/с до 550-400 С, извлечение отливки из кокиля и иэотермическую выдержку при 250-350 С, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения износостойкости за счет

30 оптимального сочетания свойств по высоте заготовки, охлаждение ведут от 950-900 до 780-750 С со скоростью

1-5 град/с,а затем охлаждение со скоростью 15-20 град/с ведут в районе

35 верхней мертвой точки, а со скоростью

1-5 град/с — в нижней зоне.