Способ изготовления бемиталлических штамповых отливок

 

Г

ii

Ф

АЙ Й

ОПИС и

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Респубпик (» 602572

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено01.08,76 (21)239 j 238/22-02 (51) М. Кл.

С 21Э1/78 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.01,78. Бюллетень №1 (45) Дата опубликования описания 1т, ОЗ.V8, Государственный комитет

Совета Министров СССР оа делам изобретений и открытий (53) УДК 621 ° 785.79 (088. 8) (72) Авторы изобретения

С. А. Довнар и 3. Г. К апцевич

Физико-технический институт АН Бепорусской CCP (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ

ШТАМПОВЫХ ОТЛИВОК

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано в машиностроении при изготовлении биметаллических штампов объемной штамповки.

Известен ряд способов изготовления биметаллических изделий (!). Эти способы основаны на соединении разнородных металлов, один из которых находится в расплавленном состоянии, другой — в твердом или в стадии затвердевания.

Известные способы получения биметаллических отливок являются технологичными, но имеют характерный недостаток — при охлаждении отливки на границах соединения двух металлов возникают трещины. Чтобы исключить образование трещин, прибегают, в частности, к подогреву армирующей вставки перед заливкой расплава основного материала.

Наиболее близким (10 технической сущности к предлагаемому является способ получения биметаллических отливок для формовочных штампов, включающий нагрев отштампованной вставки с гравюрой в среде флюса до температуры аустенизации материала вставки (900 — !000 С), выдержку в течение 0,5 — 1 ч и заливку ее расплавом менее легированной стали (2).

Такой способ обеспечивает хорошую сваривасмость расплава со вставкой, обусловленную тем, что после соприкосновения расплава с поверхностью вставки по обе стороны границы раздела металлов достигается однотппность lo кристаллическому строению соединяемых металлов. Это содействует упрочнению бимегаллпческого соединения за счет диффузии, в результате которой образуется промежуточный слой. Кроме того, благодаря высокотемпературному нагреву вставки перед залнв кой расплава по сравнению с низкотемпературным нагревом вставки под эту операцию возникающие внутренние напряжения незначительны что способствует конструктивной прочности штампового изделия.

Однако высокотемпературный нагрев вставки под заливку расплавом приводит, учитывая ее дополнительный разогрев от расплава, к перегреву материала вставки, что снижает хрупкую прочность биметаллического соединения и ухудшает структуру материала вставail В ЦЕЛОМ.

Г1ри этом, если масса вставки по отношению к массе лигой основы изделия значительна, то при высокотемпературном подогреве вставки скорость затвердевания расплава низка.

25 Это исключает возможность измельчения крис602572

С оста в ител ь P. Кл ы к он а

Техред О. Луговая Корректор Д. Мельниченко

Тираж 716 Подписное

Редактор Г. Мозжечкова

3а к аз 17 71!24

ГГ1!11ИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР но делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раугиская íаб., д. 4!5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 таллического зерна — важнейшего условия достижения высоких механических свойств отливки.

С целью повышения прочности отливок вставку перед установкой в литейную форму закаливают, а нагрев производят вначале объемный до температуры относительной устойчивости аустенита, а затем местный по свариваемой поверхности до температуры аустенизации, после чего вставку охлаждают до температуры объемного нагрева.

Закалка вставки обеспечивает в процессе затвердевания и охла.кдения основного материала сокращение об-,.ма вставки в результате распада мартенсита, что снижает опасность образования трещин в области, примыкающей к вставке.

При затвердевании биметаллической. отливки возможно образование литейных трещин за счет усадки основного материала, которая достигает 2,5%. Для предупреждения образования литейных трещин эта усадка должна быть свободной.

Свобода усадки обеспечивается тем, что перед заливкой расплава вставку подвергают закалке, в результате которой увеличивается ее объем до 1,5%. При разогреве вставки основным материалом мартенсит вставки подвергается аустенитному превращению, что приводит к уменьшению ее объема. Это способствует свободной усадке основного материала и, следовательно, прочности отливки.

Объемный нагрев вставки до температуры, численно равной температуре относительной устойчивости аустенита материала вставки, и местный по свариваемой поверхности до температуры аустенизации этого же материала и последующее подстуживание вставки до температуры объемного нагрева вставки обеспечивает образование по свариваемой поверхности слоя, переохлажденного аустенита. Это содействует свариваемости материалов (однотипность кристаллического строения по обе стороны их границы раздела) и одновременно обеспечивает быстрое затвердевание расплава из-за относительно низкой температуры объемного подогрева вставки (400 †6 С), что устраняет перегрев материала вставки и способствует измельчени1о кристаллического зерна литой части биметаллической заготовки.

Если местный нагрев поверхности вставки не производить, то образование аустснита происходит за счет ее разогрева расплавом, и аустенизация может оказаться занозда10H по отношению к процессу образования биметаллического соединения, что нежелательнО

За время задержки температура границы раздела материалов может понизиться и, кроме того, на границе могут выделиться FlpMM(. i.ные атомы, а это понижает прочность соединения.

Способ осуществляется следующим образом.

В мастер-штампе штампуют вставку, например, из стали 40ХМФС. Затем вставку закаливают, покрывают слоем флюса по поверх- ности сварки, объемно нагревают до 450 — 650 С, что соответствует температурному интервалу относительной устойчивости аустенита стали 40ХМФС, и передают под высокочастотный нагрев. Этот нагрев производят местно по поверхности раздела материалов биметаллической отливки до температуры аустенизации материала вставки (900 — 1000 С).

После этого вставку выдерживают неко10 торое время для выравнивая температуры по объему в пределах температурного интервала относительной устойчивости аустенита материала вставки (450 — 650 С) и устанавливают в литейную форму, прогретую также до 450—

650 С, а затем производят заливку через стояк, в процессе выполнения которой пленка флюса уносится с поверхности вставки. После затвердсвания отливку подвергают термической обработке.

Использование предложенного способа позволяет повысить процент годного литья изделий.

Формула изобретения

Способ изготовления биметаллических штамповых отливок, включающий нагрев вставки, установку ее в литейную форму и заливку материалом основы, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности отливок, вставку перед нагревом закаливают, а нагрев произ40 водят вначале объемный до температуры относительной устойчивости аустенита, а затем местный по свариваемой поверхности до температуры аустенизации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

45 1. Соломка Я. M. Производство двухслойных деталей, М., Машгиз, 1962, с. 6 — 7.

2. «Кузнечно-щтамповочное производство», № 11, !973, с. 44 — 45.