Способ изготовления отливок литьем под давлением

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ ii) 473339

Сова Советских

Сокиалистнческих

Республик (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 22.11,73 (21) 1972460!22-2 (51) М. Кл. В 22d 17 00

В 22d 19/08 (23) Приоритет 27.11.72 (32) 309753 (33) CIIIA

Опубликовано 05.06,75. Бюллетень № 21

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.74.043.2:

:621.74.046 (088.8) Дата опубликования описания 11.09.75 (72) Автор изобретения

Иностранец

Альфред Фердинанд Бауер (США) Иностранная фирма

«Н. Л. Индустрис, Инк» (США) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВОК

ЛИТЪЕМ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Изобретение относится m литейному, производству, в частности к технологии литья под давлением.

Известно, что цилиндры или корпуса для поршней двигателей внутреннего сгорания изготовляют литьем под давлением, причем, например, на алюминиевый цили|ндр или корпус наносят износостойкий слой металла с температурой плавления, значительно большей температуры плавления алюминия и очень, высоким со|противлением износу. Для износостойкого слоя применяют нержавеющую сталь или другие сплавы железа, толщина покрытия — от 0,4 до 0,6 мм. Однако возможно наносить и более толстые:покрытия.

Согласно известному способу наносят жидкий металл посредством распылителя или другим путем на стержень, причем металл имеет более высокую температуру плавления, чем цилиндр или корпус, который изготовляют литьем под давлением.

Стержень с покрытием вставляют потом в машину для литья под давлением и вокруг него под высоким давлением заливаюталюминий или другой металл с более низкой температурой плавления. При выгрузке готовой отливки из машины стержень отделяется от изготовленного корпуса благодаря раз ному расширению, вследствие чего получают корпус с покрытием без сужения, с очень точными размерами и высокой чистотой поверхности, который следует только дополнительно хонинговать с его внутренней стороны для по.тучення гладкой, пзпосостойкой поверхности точ5 ных размеров, необходимой для двигателей внутре1 него сгорания. Покрытие из сплавов железа хотя во многих случаях применения достаточно, но в современных цилиндрах и корпусах на сплав железа наносят слой твер10 дого сплава, например хрома, методом плакирования.

Кроме того, известно нанесение слоя карбида вольфрама непосредственно па внутреншою, подверженную износу поверхность цн15 линдра или корпуса двигателя после того, как цпл.пдр или корпус был отлит и соответственно обработан, хотя достигнуть хорошего сцепления такого слоя карбида вольфрама с обраоотанной алюминиевой отливкой крайне труд20 но.

Известный метод нсэкономнчен.

Цель изобретения — повышение прочности

cöñïëñíèÿ слоя твердого сплава с отливкой и уменьшеHèå толщины слоя твердого сплава.

25 Это достигается тем, что наносят тонкий слой из такого твердого материала, как, например, каронд вольфрама или карбид титанà та стержень, затем на первый слой твердого материала наносят второй, более толЗО стый поддерживающий слой металла, напрп473339

65 мер с 1 а 1 II, llpH 10M ытОрОН с. loll сценляе 1 с11 с первым слоем олагодаря шероховатости поиер;ности, после чего стержень вводят ы машину д |я лигья под давлением и цилиндр или корпус oтлнвы|от Iio дыылепием вокруг стержня, а затем после затвердевания материала стержень отделяется от покрытия из твердого сплава.

1 окрытие прилипает к материалу. отливки бл".Ioäàðÿ сцеплению литейного материала с шсроховатои наружной поверхностью поддерживающего слоя. Сцеплоние поддерживающего слоя с ма;ериалом отливки достаточ но прочно.

1|а фиг. 1 с: смыты|но изображен стержень, применяемыи при изготовлении корпуса для ротационногo дыигателя BH) iðåííåão сгорания; на сриг. 2 — нанесение второго слоя, поддержиыа|ощего первый слой; па фиг. 3 — схемыт11чно показано рас||оложеш|е стержня ы

|рормс машины для литья под давлением, причем стержень снабжен двумя указанными Iloкрытиями; на фиг. 4 — |отовая отливка, из которой извлечен стержень, причем покрытия

Остались на отливке;,на фиг. 5- — разрез Ilo, —. 1..1а фиг. 4.

Стержень 1, не имеющий сужения, чтобы свести до минимума необходимую окончательiiyIo обработку литого корпусы, закреплен например, Iid токарном станке, а вблизи стерIhII1I распОложеil распылитель 2 для нанесения IIa ыращающийся стержень 1 слоя 3 твердого материала, например, карбида вольфрама, «арбида кремния, карбида бора, карбида титаны, карбида хрома или боридов, ооычно

ымссге с таким связующим металлом, IldK кобылы, никель пли т. п. Кроме того, слой 3 может состоять из керамического материала, например, двуокиси циркония, окиси алюминия, которые можно наносить без связующеio металла, или из сплава или чистого металла, например хрома или молибдена.

Для разных карбидов, боридов или других материалов употребляется общее нызвание

«твердый сплав», причем этот термин охватывает карбиды и бориды как таковые, а также их распределенныс в зернистом виде в сыязу.ющем металле, например в .никеле, формы. Слой 3 можно получить,,например, нанесением па стержень распылителем 2 смеси из карбида вольфрама и алюминита никеля. Толщина слоя твердого сплава составляет, приблизительно, от 0,075 до 0,5 мм, или от 0,12 до 0,38 мм. Можно сделать и более толстые покрытия, однако из соображений экономичности применяют как можно более тонкое, требующее наименьшей машин ной обработки.

Слои твердого сплава прили пает довольно хорошо к стержню 1, но не соединяется с ним.

1|ри желании перед нанесением путем распыления слоя твердого сплава на стержень 1 может быть нанесен раствор или дисперсия рззделяющегo средства,,например, извести или бикарбоната натрия. Но предпочтительно на стержень сначала наносят тонкий раздс5

50 лительныи слОЙ Оолее мяГкОГО материала, HBпример, железа или цвети)огo металла IIJIII сплава. |Тоl разделительный слой может состоять, например, из жслеза, алюминия, цинка, олова пли сп.ldiid из них и может быгь нанесен распылителем с газовым или электрическим обогревом. 11одооный разделительныи

«лой имеет меньшую склонность сцепляться со стержнем, чем слой твердого сплава. 1олщина этolo разделительного слоя может составлять от 0,25 до 0,075 мм, но ооеспечивает хорошее отделение от стержня.

На стержень, покрытый слоем 3 твердого сплава, вторым распылителем 4 наносят Оолее толстый слой 5 другого материала, например стали из хромово-железного сплава.

1 лой о имеет предпочтительно толщину порядка 0 25 — 1 65 мм или 0 38 — 1 5 мм. 1-1аружная сторона нанесенного раснылителем слоя 3 твердого сплава грубая и пористая и слой 5 стали, наносимый на слой 3 распылителем 4, сцепляется со слоем 3 твердого оплаыа, проникая в трещины и углубления ы наружной поверхности последнего. Грубую и пористую поверхность имеет и сам слой 5. Распылитель может обычным образом обогреваться газом или электрическим током.

Стержень 1, на который распылением нанесено два слоя 3 и 5, вставляют потом в форму б машины для литья под давлением (фиг. 3). Форма б имеет полость, окружающую стержень 1. Затем металл для иготоыляемого корпуса заливают ы полость формы б при нормальных рабочих давлениях, которые могут составлять, например, от 140 до

1100 кг!См- . В результате, высокого даыления заливки металл для отливки входит в трещины и углубления грубой, пористой наружной поверхности слоя Ь. 11осле затвердевания отливку извлекают вместе со стержнем 1 из формы б. Сцепление заливаемого металла (предпочтительно алюминия) со слоем 5 прочнее сцепления слоя 3 твердого сплава со стерж нем l. Таким образом, слои 3 и о, когда стержень 1 извлекается из отливки, например благодаря разному расширению, остаются сцепленными с отливкой и отделяются от стержня, но если пытаются отделить стержень срезающими усилиями, то это может привести к повреждению слоя.

На фиг. 5 показан относительно тонкий анутрен ний слой 3 твердого сплава и более толстый в сравнении с ним поддерживающий слой 5 сплава железа, соединенный со слоем твердого сплава по граничной поверхности 7, причем два слоя входят один в другой. Алюми ний, т. е. металл отливки в зоне 8, входит в поддерживающий слой 5. Соединение между собой отдельных слоев в зонах 7 и 8 является следствием сцепления материала одного слоя с материалом другого слоя или других слоев благодаря тому, что поверхности грубы, шероховаты и пористы. Однако, повидимому., нет химической связи.

473339

F), г

@ыг 2

Рог 5

Составитель А. Минаев

Техред А. Камышникова

Редактор И. Квачадзе

Корректор О. Тюрина

Заказ 2176/15

Изд. № 791

Тираж 833

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

В случае применения разделительного слоя из сплава железа отливку обрабатывают механически, шлифуют для обнажения слоя 3 твердого сплава, предназначенного для будущей рабочей поверхности корпуса.

Предам ет изобретения

1. Способ изготовления отливок литьем под давлением, включающий нанесение на стержень покрытия из твердого сплава, установку стержня с покрытием в форму, заливку формы под давлением металлом, который имеет более низ кую температуру плавления, чем покрытие стержня, и извлечение стержня после кристаллизации залитого металла из отливки с отделением от слоя твердого сплава, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности сцепления слоя твердого сплава с отливкой и уменьшения толщины

5 слоя твердого сплава, на твердый сплав с грубой, пористой наружной поверхностью дополнительно !наносят покрытие из металла, сцепляющееся со слоем твердого сплава.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, 10 что перед нанесением на стержень слоя твердого сплава, на него наносят разделительный слой.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве разделительного слоя на15,носят слой металла с точкой плавления iHHже точки плавления твердого сплава.