Способ получения тонкостенныхотливок из чугуна

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сеюз Сюветскик

Социалистических

Республик

Ф (4 г

К АВТ©вйСКОМУ С ОИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 020775 (2! ) 2191637/22-02 (5 ) М с присоединением заявки Йо

Государственный комитет

СССР ио делан изобретений и открытий

С 21 С 1/08 (23) Приоритет

Опубликовано 30.0381. бюллетень Н9 12

Дата опубликования описания 300 3.81

{53) УДК 621. 745.5 (088. 8) 1;

3 . .Е. Птичкин, С.Л. Барабаш, М.A.Шафоренко, В. Е. СахиойСКИф, В. П. Велигош, В.Ф. Конюк, В. П. Молдаванов у ф. Е;Ольховский «3 1, .-!. (;ч

" :1.37 g, Одесский конструкторско-технологический ийс. тит по поршневым кольцам (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКОСТЕННЫХ ОТЛИВОК

ИЗ ЧУГУНА

Изобретение относится к металлургии черных металлов и может быть использовано для отливки тонкостенных. чугунных деталей беэ ситовидной пористости, например поршневых:колец, 5 .гильз цилиндров и т.п.

Известно, что появление ситовидной пористости в чугунных отливках связано с наличием в чугуне алюминия и титана, входящих в состав шихты или поглощенных из футеровки l1)..

Известны способы уменьшения ситовидной пористостн в чугунных отливках путем введения в формовочную. смесь двух процентов мазута или шести процентов каменноугольной пыли либо путем заливки металла в сухую форму (2).

Однако известный способ усложняет технологический процесс и не позволяет полностью предотвратить образование ситовидной пористости, так как не учитывают химического состава чугуна и толщины стенки отливки.

Цель изобретения — повышение качества отливки эа счет устранения ситоЬидной пористости и упрощения технологического процесса получе,ния отливок. ЗО

Укаэанная цель достигается тем, что содержание алюминия и титана в расплаве поддерживают в соотношенииг и т1 Э (35-п1)й Ag ф (1) где йт1 - содержание титана в расплаве, вес.Ъ;

N4t — содержание алюминия в расплаве, вес.%;

Al — коэффициент, выбираемый из зависимости. а = 1,25д при 0 4 ьм; м = 4,756-14 при 4кд а 8 мм а = 8+16 при 8 4,4<18 мм; б — толщина стенки отливки, мм время выдержки жидкого расплава в печи не превьааает 16 ч. максимально допустимую температуру перегрева определяют по формуле Т = 1520-5 д (2), где б - толщина стенки отливки, а минимальную температуру перегрева выбирают из условий жидкотекучести металла.

Для упрощения реализации предложенного способа можно воспользоваться номограммой, построенной по зависимости (1). При использовании номограммы взаимозависимые содержания апюминия и титана, допустимые без

817063 опасности появления ситовидной пористости, находятся в следующих облас-, тях: для толщин стенки до 4 мм— между линией абсцисс (A1=0) илинией 1 (Т i =30 Al ); 4-8 мм между осью абсцисс и линией 2 (Т i =11 A l ) . 8-12 мм— ю между осью абсцисс и линией 3 (Ti=7Al)

12-18 мм — между осью абсцисс и лйниeg 4.(Тi=А)), Температуры перегрева для отливок с различной толщиной стенки по форму- 10 е 2 сведены в табл. 1, .в которой иведены также рекомендуемые из условий оптимальной жидкотекучести температуры заливки.

Таблица 1 15

Температура,<С

Толщина стенки отливки, мм заливки перегрева в печи не более не менее

1500-1520

1480-1500

1460-1480

14 30-14 60

До 4

1390

4-8

8-12

12-18

1360

1340 30

Предложенный способ реализуется следующим образом.

Подготовка, завалка и расплавление шихты производится обычным способом.

Химический состав расплава по основным компонентам регулируют добавками свежей шихты или при дуплекс-процессе — добавками жидкого чугуна из 40 промежуточной печи.

По формуле (1) или номограмме определяют допустимые для данной толщины стенки отливки соцержание алюминия и титана. Если содержание этих компонентов в расплаве не превышает допустимых значений, то во избежание дополнительного поглощения их из футеровки максимально допустимую темпера-. туру перегрева ограничивают, опреде- gp .ляя ее в зависимости от толщины стенки по формуле (2) или табл. 1 и производят периодическое освежение распл4 ва свежей шихтой или жидким чугуном, содержащим допустимые.количества алюминия и титана. Общее время выДержки расплава в печи при этом составляет не более 16,0 ч. При большей выдержке может произойти насыщение .расплава алюминием или титаном сверх допустимых пределов. Минимальная тем- d0 пература перегрева устанавливается из условий достаточной жидкотекучести при заливке с учетом охлаждения расплава при переливах и транспортировке с учетом охлаждения расплава 65 при переливах и транспортировке и может определяться по табл. 1, в которой указаны также температуры заливки.

При избытке алюминия в расплаве более допустимого содержания расплав разбавляют добавками свежей шихты или жидкого чугуна, содержащими допустимые количества алюминия.

При невозможности или затруднительности регулирования по алюминию можно добиться необходимого соотношения, увеличивая содержания титана.

Пример. Отливают поршневые кольца Ю 105 мм и сечением 3,5х7,0мм заданным химическим составом, вес.Ъ: углерод 3,6-3,9; кремний 2,4-2,8; марганец 0,5-0,8;.форсфор 0,4-0,6; медь 0,15-0,40, титан 0,05-0,15; хром 0,15-0,35;.никель 0,05-0,15; молибден 0,2-0,5.

Плавку проводят дуплекс-процессом в индукционных электропечах. Подготовку и завалку шихты ведут обычным порядком.

Расплавление шихты осуществляют в нескольких промежуточных печах поочередно, затем чугун периодически сливают порциями в печь, работающую в режиме миксера, где осуществляют необходимый перегрев и доводку расплава по химсоставу.

Фактическое содержание титана составляет 0,11%.

По формуле 1 допустимое содержание алюминия не должно превышать .0,0036-0,0037%. Поэтому состав шихты корректируют для уменьшения алюминийсодержащих компонентов: количество чугуна БТМЛ, содержащего.до 0,12% алюминия, снижают с 8,0 до 2,0% от веса металлозавалки ; модификатор. ферросилиций ФС-75, содержащий до 2% алюминия, заменяют черным графитом; из шихты исключают литейные чугуны, содержащие более 0,003% алюминия.

Чтобы обеспечить минимальное поглощение алюминия из футеровки, температура перегревов выдерживалась согласно формуле 1 и табл. 1 не более 1520оС, а время выдержки ограни. — . чено 16 ч., после чего температура снижается, и в режим миксера переводится другая печь, работающая до этого в режиме расплава (температура менее 1410оС). .Для обеспечения жидкотекучести чугуна при отливке поршневых колец

«б 105 мм и сечением 3,5х7 мм температура заливки должна быть не менее

1410 С. При массе металла в разливочном ковше 70-80 кг и времени транспортировки 50-90 с температуру расплава выдерживают в пределах

15001520оС. Сравнение эффективности различных способов, применяемых для уменьшения ситовидной пориатости, .в отливках с толщиною стенки от 1

817063 и 0 03% алюминия, а в табл. 3 при обычных условиях, когда алюминий и титан попадают в расплав как примеси из исходных материалов и футеровки. до 12 мм приведены в табл. 2 и 3.

В табл. 2 сравнивается эффективность способа при неблагоприятных условиях процесса — ввод в шихту ферротитана, что соответствует вводу 0,1% титана

Таблица 2 тливки поршевых колец

Способы олщина стенки отливки, мм

1 0 2 0 4 0 6 0 8 0 12, Серийный процесс без обработки 52,0 84,0 76,0 60,0 0,0" 16,0 : - . ". Ìi8

48,0 64,0 20,0 16,0 4,0 0 ;0

56,0

58,0 64,0 16,0 20,0

50 0 56,0 20,0 12,0

60,0

8,0 0,0

Сухие формы

2,0 4,.0

52,0

Предлагаеьый способ

0,0 0,0 0,0 0,0

0,0

0,0 0,0

Таблица 3

Толщина стенки отливки, мм

Способы

1 0 2 0 4 0 6 0 8 0 12 0

28,0 32,0 4,0 0,0 0,0 0,0

20,0

12,0 8,0 0 0 0,0 0,0 0,0

16,0

8,0 12,0 0,0

1.6., 0 16,0 4,0

16,0

20,0,0

4,0 0,0 0

0,0 0,0 0

Сухие форьы,0

4,0 0,0 0,0. 0,0 0,0 0,0

0,0

0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

Предлагаемый способ

0,0

:нительные операции по обработке формовочной смеси или жидкого чугуна в ковше. Проверка данного способа в производственных. условиях показала, что он позволяет уменьшить брак по

Из данных таблиц видно, что предложенный способ устраняет ситовидную пористость при всех испытанных тол,щинах стенки и упрощает технологичес кий процесс, позволяя исключить допол-j5

Формовочная смесь с 2% мазута

Формовочная смесь с 6Ъ каменноугольной пыли

Серийный процесс, без обработки

Формовочная смесь с 2Ъ мазута

Формовочная смесь с 6Ъ каменноугольной пыли

Добавки алюминия в ковш в количестве

ФЗ Ti

Отливки поршневых колец

817063

Формула изобретения

Составитель T. Морозова

Техред Е.Гаврилешко Корректор О. «Билак

«В

Редактор A. Мотыль

Заказ 1234/33 . Тираж 618 Подписное

ВНИИПИ Росударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.. Ужгород, ул. Проектная, 4 ситовидной пористости с 60-80 до !

3-4В, т.е. в 20 раэ.

Способ получения тонкостенных отливок из чугуна, включающий подготовку расплава и разливку, о т,л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения качества отливок эа счет устранения ситовидной пористости и упрощения технологического процесса, в расплаве поддерживают соотношение титана и алюминия по следующей формуле

Ит % (35 — m) дФ где й„; — содержание титана в расплаве, вес.В °

N t - содержание алюминия в расплаве, вес.а;

m - коэффициент, выбираемый в зависимости от толщины стенки: а= 1,25 о при Х» 4 мм

m = ф, 75Ю -14 при 4 мм» б» 8 мм; е=б+16 . при 8 мм»Е» 18 мм. о - толщина стенки отливки,им, перегревают до. температуры 1520-5 О,при этом выдержка в печи не превышает 16 ч.

tO

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лакедемонский А.В. и др. Литейные дефекты и способы их устранения.

М., 1972, с. 44-46.

35 ™.

2. Оаиьоп. 1.Ч. Smith W.2.. Gases

1и Caet1ron with speciа1 Reference to

Pickup of Hydrogen in Sand Holds.

"Иодегп castings". 1958, v.33; 921.