Способ получения отбеленных износостойких отливок


 


Владельцы патента RU 2477195:

Открытое акционерное общество "ГАЗ" (ОАО "ГАЗ") (RU)
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева (НГТУ) (RU)

Изобретение относится к литейному производству. Способ включает изготовление форм, установку холодильников, перелив чугуна из печи в ковш, заливку форм чугуном и последующее охлаждение кристаллизующегося металла. При разливке в ковш вводят гипс в количестве 0,1-0,8% совместно с ферромарганцем, взятым в количестве 3,0%. Обеспечивается увеличение усвоения серы в ковше, увеличение твердости и глубины отбеленного слоя. 2 табл.

 

Изобретение относится к металлургии литейного производства, в частности к разработке способа получения отбеленной износостойкой отливки.

Известен «Способ получения отливок автомобильных распредвалов» [1]. Недостатком данного способа является недостаточная глубина отбела на носиках кулачков и наличие цементита в опорных шейках. Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является «Способ получения отбеленных износостойких отливок» [2].

Недостатком данного способа является низкая эффективность его применения при вводе гипса в печь.

Технической задачей данного изобретения является исключение ввода серосодержащих веществ в шихту печи, т.к. металл в печи является базовым в том числе и для получения высокопрочного чугуна (с низким содержанием серы до 0,02%) с шаровидным графитом.

Технический результат достигается совместным вводом гипса и ферромарганца в ковш.

Аналогов, содержащих отличительные признаки предлагаемого технического решения, не обнаружено.

На «ГАЗе», в условиях литейной цеха были проведены опытные сравнительные плавки получения распредвалов известным и предложенным способами. Чугун выплавляли в дуговой печи с кислой футеровкой. В качестве шихты использовали чушковые передельные чугуны, возврат чугуна СЧ21, отходы стали, ферросилиций, ферромарганец, феррохром и коксик.

Металл перегревали в печи до 1520°С, выливали в передаточный ковш, а из него - в 3 заливочных ковша. Заливка форм распредвалов велась при 1360-1420°С тремя вариантами: 1 вариант - с добавкой гипса в печь, 2 вариант - с добавкой гипса в ковш и 3 вариант - с добавкой гипса вместе с ферромарганцем в ковш.

В таблице 1 приведены химсоставы распредвалов с различным количеством введенных добавок гипса.

В таблице 2 приведены твердости кулачков, величины чистого отбела на кулачках, твердости опорных шеек и их микроструктура в зависимости от разного способа введенного в чугун гипса. Серосодержащее вещество - гипс попробовали ввести в ковш. Усвоение серы было небольшим (таблица 1, 230-470%) по сравнению с вводом в печь (400-800%). При совместном вводе в ковш гипса и ферромарганца усвоение серы увеличилось и стало 370-730%. В таблице 2 приведены механические свойства и структура - твердость и величина отбела кулачков выше у предлагаемого способа, чем у известного, что повышает износостойкость кулачков распредвала по новому способу. В структуре опорной шейки известного способа имеется цементит. В опорной шейке предлагаемого способа цементита и феррита нет. Структура стабильно-перлитная и твердость выше, что повышает и их износостойкость. Как видно из таблиц 1 и 2, совместный ввод гипса и ферромарганца в ковш дает максимальный положительный эффект: увеличение усвоения серы в ковше (варианты 2-5, таблица 1 предлагаемого способа), увеличение отбеленного слоя со стороны холодильников(варианты 2-5, таблица 2 предлагаемого способа) и исключение «отбела» в центральной части отливки распредвала.

Поскольку усвоение серы в известном способе, в ковше, ниже, чем в печи (как видно из таблицы 1), вариант ввода одного гипса в ковш в таблице 2 уже не рассматривается.

Ввод 0,08% гипса с ферромарганцем в ковш (вариант 1 предлагаемого способа) дает недостаточную величину отбела на носиках кулачков распредвала. Начиная с 0,1% до 0,8% гипса, введенного с 3% ферромарганца в ковш, получается стабильно нормированная величина отбела на носиках кулачков и полностью отсутствует цементит в опорных шейках (варианты 2-5).

Ввод 0,9% гипса с ферромарганцем в ковш является уже излишним, т.к. приводит к появлению цементита в опорных шейках и завышенной их твердости (вариант 6, таблица 2). Добавка ферромарганца меньше 3% (вариант 7 таблиц 1 и 2) уменьшает твердость отбеленного слоя кулачка и опорной шейки (по сравнению с вариантом 6). Увеличение ферромарганца свыше 3% (вариант 8 таблиц 1 и 2) увеличивает твердость опорной шейки с появлением цементита в ее структуре. Таким образом, ввод 0,1-0,8% гипса вместе с 3% ферромарганца в ковш дает самый оптимальный положительный эффект, увеличение твердости и глубины отбеленного слоя со стороны холодильника и исключение отбела в центральной части элементов отливки.

Таблица 1
Способ получения отливок Вариант № Химанализ, % Увеличение серы, % Количество гипса, % Совместно, в ковш: (гипс + FeMn 70), %
С Si Мn Сr Р S В печь В ковш
исходный 3,81 1,75 1,02 0,32 0,075 0,012 - - - -
Известный 1 3,80 1,76 1,03 0,31 0,075 0,02 170 0,08 - -
2 3,81 1,79 1,02 0,30 0,074 0,022 180 0,1 - -
3 3,78 1,76 1,03 0,30 0,074 0,052 430 0,4 - -
4 3,76 1,78 1,02 0,29 0,073 0,072 600 0,6 - -
5 3,74 1,80 1,04 0,29 0,072 0,096 800 0,8 - -
6 3,72 1,87 1,05 0,28 0,068 0,102 900 0,9 - -
1 3,80 1,78 1,02 0,32 0,075 0,015 125 - 0,08 -
2 3,81 1,79 1,03 0,31 0,074 0,019 150 - 0,1 -
3 3,79 1,79 1,02 0,30 0,074 0,028 230 - 0,4 -
4 3,78 1,80 1,02 0,29 0,073 0,042 350 - 0,6 -
5 3,77 1,81 1,01 0,28 0,073 0,056 470 - 0,8 -
6 3,76 1,89 1,00 0,28 0,072 0,070 580 - 0,9 -
Предлагаемый исходный 3,82 1,77 0,30 0,32 0,074 0,013 - - - -
1 3,81 1,78 1,21 0,33 0,073 0,018 150 - - 0,08+3,0
2 3,80 1,79 1,18 0,32 0,074 0,021 175 - - 0,1+3,0
3 3,79 1,80 1,17 0,29 0,073 0,044 370 - - 0,4+3,0
4 3,78 1,81 1,18 0,28 0,072 0,066 550 - - 0,6+3,0
5 3,78 1,83 1,19 0,28 0,073 0,088 730 - - 0,8+3,0
6 3,77 1,81 1,20 0,28 0,074 0,100 800 - - 0,9+3,0
7 3,78 1,78 1,03 0,28 0,073 0,061 542 - - 0,6+2,8
8 3,77 1,82 1,42 0,29 0,074 0,068 561 - - 0,6+3,2
Таблица 2
Способ получения отливок Вари
ант №
Твердость кулачков, HRC Величина отбела на кулачках, мм Твердость опорной шейки, НВ 5/750/10 Микроструктура опорной шейки
Известный способ 1 46 6,8 179 ПГф1,2-ПГд45-90-ПГр1,2-ПГ10-П85(Ф15)
2 49,7 7,8 190 ПГф1,2-ПГд45-90-ПГр1,2-ПГ10-П96(Ф4)
3 49 8,6 197 ПГф1,2-ПГд45-ПГр1-ПГ10-П96(Ф4)
4 52 8,9 217 ПГф1,2-ПГд45-ПГр1-ПГ10-П(Ф0)
5 53 9,2 229 ПГф1,2-ПГд45-ПГр1,2-ПГ10-П(Ф0)
6 58 11 260 ПГф1,2-ПГд45-ПГр1,2-ПГ10-П(Ф0)Ц6-Цп2000
Предлагаемый способ 1 47 7,0 187 ПГф1-ПГд45-ПГр1,2-ПГ10-П96(Ф4)
2 49 8,4 220 ПГф1-ПГд45-ПГр1-ПГ10-П(Ф0)
3 51 8,8 229 ПГф1,2-ПГд45-90-ПГр1-ПГ10-П(Ф0)
4 53 9,2 235 ПГф1-ПГд45-ПГр1-ПГ10-П(Ф0)
5 55 9,4 240 ПГф1-ПГд45-ПГр1-ПГ10-П(Ф0)
6 60 12 260 ПГф1-ПГд25-ПГр1,2-ПГ10-П(Ф0)Ц4-Цп2000
7 49 8,0 220 ПГф1-ПГд45-ПГр1-ПГ10-П96(Ф4)
8 58 9,8 260 ПГф1-ПГд25-ПГр1,2-ПГ10-П(Ф0)Ц2-Цп2000
Технические условия ≥49 HRC -3 мм ≥7,8 мм 190-255 Феррита до 8%, цементит не допускается

Способ получения отбеленных износостойких отливок, включающий изготовление форм, установку холодильников в формы, перелив чугуна из печи в ковш, заливку форм чугуном и последующее охлаждение кристаллизующегося металла, отличающийся тем, что в ковш с чугуном вводят гипс в количестве 0,1-0,8% совместно с ферромарганцем в количестве 3,0%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и сплавов. .

Изобретение относится к электротехнике, к индукционным машинам с естественным охлаждением и может использоваться для перекачивания и перемешивания жидких металлов и сплавов в миксерах, печах, ковшах, слитках.

Изобретение относится к литейному производству. .

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при непрерывном литье стальных заготовок и блюмсов. .

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при модифицировании расплава стали добавками в виде композитного материала, содержащего высокую объемную долю специально изготовленных частиц.

Изобретение относится к литейному производству. .

Изобретение относится к области литья фасонных (разностенных, сложнопрофильных) отливок с использованием литейных форм. .

Изобретение относится к литейному производству

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения лопаток стационарных ГТД и ГТУ, створок и проставок реактивного сопла, дисковых заготовок

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в машиностроении, автомобиле- и тракторостроении при производстве отливок из высокопрочного чугуна с вермикулярной формой графита внутриформенным модифицированием. Способ включает засыпку в реакционную камеру литниковой системы навески модификатора в виде лигатуры Fe-Si-РЗМ, обеспечивающей начальную концентрацию РЗМ в расплаве чугуна 0,075%, затем после сборки литейной формы укладывают в ее заливочную чашу для графитизирующего предмодифицирования кусок ФС75 массой 0,24-0,46% от металлоемкости формы и заполняют расплавом чугуна из печи. Изобретение обеспечивает стабильное получение в структуре чугуна полностью вермикулярной формы графита по площади всех сечений отливки без образования включений свободного цементита. 6 ил.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к химическому составу и технологии получения лигатурных прутков для модифицирования зеренной структуры слитков из алюминиевых сплавов. Лигатурный пруток содержит, мас.%: скандий 0,8-1,5, цирконий 0,8-1,5, по крайней мере один из элементов: марганец до 0,10, хром до 0,10, титан до 0,10, молибден до 0,10, железо до 0,30, кремний до 0,20, алюминий - остальное. Лигатурный пруток Al-Sc-Zr обеспечивает получение слитков из алюминиевых сплавов с предельно измельченной зеренной структурой, что позволяет максимально возможно уменьшить склонность к горячим трещинам в процессе литья слитков из алюминиевых сплавов и к холодным трещинам после окончания литья, при этом возрастает технологическая пластичность слитков при их обработке давлением и повышается комплекс служебных свойств готовых полуфабрикатов, например профилей, поковок, листов, штамповок, плит, полученных из слитков с недендритной структурой. 6 табл., 1 пр.
Изобретение относится к литейному производству. На внешнюю поверхность газифицируемой модели наносят предварительно разведенную в жидкости до пастообразного состояния обмазку, содержащую, мас.%: карбид бора 55-75; фторид натрия, 1-5; диборид титана 25-45. Производят сушку на воздухе до получения твердой корки. Высушенную газифицируемую модель формуют в опоке, засыпая сухим кварцевым песком, заливают расплав и получают отливку с упрочненным керамическим слоем, под которым находится упрочненный диффузионный слой. Обеспечивается повышение износостойкости и коррозионной стойкости. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения заготовок для формообразования изделий в твердожидком состоянии, например, штамповкой. Устройство содержит разливочную емкость с крышкой и затвором, наклонные водоохлаждаемые желобы для слива порций расплава в заготовительные стаканы. Для защиты металла заготовок от кислорода воздуха, все элементы устройства охватывает кожух, выполненный в виде камеры с проемом для заливки жидкого металла в разливочную емкость и выхода газов. Камера снабжена сильфонами для обеспечения возможности замены заготовительных стаканов с тиксозаготовками и удаления их из зоны окончательной кристаллизации. Для подачи инертного газа в зоны перемещения порций расплава в заготовительные стаканы в камере смонтирован штуцер. В верхней части емкости смонтирован штуцер для подачи в нее инертного газа. Проведение всех операций процесса в инертной среде уменьшает вероятность образования окислов по границам зерен металла и повышает качество заготовок. 1 ил.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для изготовления корпусов контейнеров для транспортировки отработавшего ядерного топлива и других радиоактивных отходов. Способ включает выплавку чугуна, сфероидизирующую обработку его в разливочном ковше, графитизирующее модифицирование в заливочной чаше литейной формы. Сфероидизирующую обработку осуществляют в реакционной камере разливочного ковша, на дно которого послойно размещают сплавы Si-Ba, Ni-Mg и Si-Mg в количестве 1,8-2,2% от массы исходного чугуна, и накрывают их слоем стружки железоуглеродистого сплава. Модифицирование осуществляют быстрорастворимыми модифицирующими литыми вставками и смесью лигатур в количестве 0,4-0,7%, состоящей из сплавов Si-Mg и Si-Ba в соотношении 1:1. Достигается устранение дефектов микроструктуры, получение преимущественно ферритной металлической основы высокопрочного чугуна в литом состоянии и повышение изотропности структуры и механических свойств металла по сечению толстостенной отливки. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к литейному производству. Перед заливкой расплава чугуна в ковш на дно ковша помещают таблетки термитной смеси, содержащей измельченные присадки алюминия со слоем покрытия, содержащим прокаленную окись железа. Не более трети таблеток от общей массы располагают вблизи носика ковша, не более трети от общей массы таблеток - на максимальном удалении от носика, а и не менее трети от общей массы - ковша. Диаметр таблеток, расположенных вблизи носика, составляет менее 50% от диаметра таблеток, расположенных в центре ковша, а диаметр таблеток, расположенных в максимальном удалении от носика, в 4 раза и более превышает диаметр таблеток, расположенных в центре дна ковша. Достигается повышение качества отливок благодаря получению однородного распределения концентрации алюминия в жидком чугуне. 1 пр.
Наверх