Способ получения биметаллическойотливки

 

Союз Советскик

Социалистическик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

iiii 82®55 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.06.79 (21) 2784062/22-02 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) M. Кл.

В 22 D 19/00

Гасударственный камитет

Опубликовано 15.04.81. Бюллетень № 14 (53) УДК 521.74. .046 (088.8) ао делам изобретений и еткрмтий

Дата опубликования описания 25.04.81 (72) Авторы изобретения

В. П. Полищук, В. Н. Фикссен и В. А. Трефняк (71) Заявитель

Институт проблем литья АН Украинской С (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ОТЛИВКИ

Изобретение относится к машиностроению, греимущественно к изготовлению биметаллических деталей литьем.

Известны способы получения биметаллических отливок, отдельные элементы которых выполнены из различных сплавов и соединены между собой металлической связью, возникающей за счет сплавления. При получении биметаллической отливки температура заливаемого в форму металла значительно выше температуры установленных в литейной форме твердых вставок. При кон- ro такте с жидким металлом вставки разогреваются, однако к моменту полного затвердевания отливки температура вставок оказывается ниже температуры кристаллизуюшегося расплава, что обуславливает разницу в протекании процессов усадки и приводит к росту уровня напряжений на границе контакта . соединяемых материалов.

Как результат, возрастает вероятность образования трегцин на наплавленном слое или вероятнос; ь отслоения его от осно- ао вы f1).

Известен способ, при котором в целях уменьшения температурных напряжений и полного сплавления наружного слоя твер2 дой вставки и заливаемого расплава производят ее предварительный нагрев перед установкой в форму или производят перепуск определенной массы жидкого металла по поверхности твердой вставки (2).

Такие способы трудоемки, имеют ограниченные возможности управления процессом получения качественного переходного слоя в биметаллической отливке.

Способ изготовления биметаллических отливок, включающий установку нагретой арматуры в форму, температуру ф>торой доводят до температуры плавления основного металла к моменту его затвердевания перецуском расплава.

Этот способ позволяет повысить качество переходящего слоя и снизить температурные напряжения в нем (3).

Однако нагрев твердой вставки за счет перепуска металла приводит к повышенному его расходу, а также не всегда достигается требуемое качество перехсдного слоя, так как процессы растворения и диффузии в подплавляемом слое вставки при небольшом металлостатическом давлении протекают с малой интенсивностью.

821055

На чертеже приведена схема установки для реализации способа.

Предлагаемое устройство оснащено двумя магнитодинамическими установками, ванны с расплавом которых соединены желобом.

Твердая заготовка 1 расположена в литейной форме 2 с полостью З.для направ55

Цель изобретения — повышение качества и ускорение образования переходного слоя с уменьшением расхода металла при получении биметаллической отливки.

Поставленная цель достигается тем, что перепуск металла осуществляют циркуляцией расплава в литейной форме с установленной в ней твердой вставкой. Циркуляцию расплава в форме и кристаллизацию биметаллической отливки ведут при избыточном давлении. До подплавления поверхностного слоя вставки циркуляцию расплава ведут при разности избыточного давления на входе и выходе литейной формы

0,4 — 0,5 ати. Затем уменьшают разность давлений до 0,01 — 0,05 ати и циркуляцию

Осуществляют до Образования на поверх-,5 ности твердой вставки слоя затвердевшего металла толщиной 5 — 15 мм. После чего на входе и выходе литейной формы создают равные давления 0,3 — 0,5 ати, и кристаллизуют отливку, не снимая давления. Разность давлений в начальный период в 0,4 — 20

0,5 ати является оптимальной величиной, интенсифицирующий процесс подплавления поверхностного слоя вставки. Превышение этой разности давлений приводит к черезмерному перемешиванию металлической ванны и усложняет технологический процесс изготовления отливки. Меньшая величина разности давлений снижает производительность технологического процесса и затрудйяет циркуляцию расплава в непрогретой форме, особенно в начальный мо- зв мент, что может привести к остановке потока расплава и браку отливки. Разность давлений 0,01 — 0,05 ати при намораживании слоя металла на твердую заготовку обусловнена тем, что при меньшем давлении поток расплава останавливается, а при большем затруднено наращивание слоя металла ввиду превышения вносимого расплавом тепла над отводимой формой. Толщина слоя 5 — 15 мм, образовавшегося на поверхности твердой заготовки обуславли- 4 вается тем, что она не должна препятствовать питанию отливки при выдержке ее под давлением на заключительном этапе ее получения — при кристаллизации. Ввиду определенной неравномерности намораживаемого слоя по направлению движения рас- 45 плава получение толщин менее 5 мм нецелесообразно. Получение толщин, превышающих 15 мм, удлиняет технологический процесс получения биметаллической отливки, и так же перестает быть полезным в соответствии с поставленной целью. ки. Полость формы двумя металлопроводами, нагнетающим 4 и противодействующим 5, соединена с каналами 6 и 7 магнитодинамических плавильно-заливочных установок МДН-6, жидкометаллические ванны 8 и 9 соединены желобом 10. Процесс заплавки осуществляется подачей сплава из ванны 9 в полость 3. При этом полость

3 заполняется и избыток сплава сливается в металлопровод 5, а затем через канал 7 поступает в ванну 8 и из нее по желобу

10 в ванну 9, а затем через канал 6 по металлопроводу 4 снова в полость литейной формы. Для создания избыточного давления сплава в полости 3 после заполнения формы в металлопроводах 4 и 5 однЬвременно создаются давления соответственно 0,6 ати и 0,1 — 0,2 ати. При этом сплав движется в форме под избыточным давлением, равным разности давлений на входе и на выходе литейной формы. Изменяя давление в металлопроводе 5, можно из-, менять скорость движения сплава и давление в форме. После подплавления поверхности заготовки 1 уменьшают скорость движения сплава за счет увеличения давления в металлопроводе 5 до 0,55 — 0,59 ати, намораживают слой 11 наплавляемого сплава толщиной 5 — 10 мм, затем создают в металлопроводе 5 давление, равное давлению в металлопроводе 4, после чего движение сплава прекращается, и отливка кристаллизуется под избыточным давлением 0,6 ати.

После окончания процесса кристаллизации в обоих металлопроводах сбрасывают давление, и отливку извлекают из формы. Поскольку процесс происходит под избыточным давлением как при движении направляемого металла, так и при последующей

его кристаллизации, улучшается качество переходного слоя по всей направляемой поверхности.

Металлографические исследования показывают, что отливки, полученные по предлагаемому способу, имеют диффузионный переходный слой на 100% площади направляемой поверхности, а наплавленный слой, закристаллизовавшийся при совместном воздействии потока сплава и избыточного давления, имеет металлокристаллическое строение. Механическая прочность на разрыв образцов, вырезанных из отливки перпендикулярно поверхности наплавки на

20 — 25% выше, чем из образцов, полученных по существующему способу. На экономический эффект положительно влияет уменьшение расхода металла в

2 — 3 раза за счет того, что наплавляемый металл многократно циркулирует через полость формы по замкнутому контуру. При этом пропускаемый через форму металл расходуется только на формирование отливок в отличие от известного способа, где металл, прошедший через форму, выливается в ковш. Повышается выход годного до 90—

821055

Формула изобретения

Составитель В. Николаев

Редактор Н. Ром жа Техред А. Бойкас Корректор В. Бутяга

Заказ 1665/19 Тираж 869 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

11303о, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/6

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

95о/о, так как кристаллизация наплавляемого металла происходит в таких же условиях, как при литье под электромагнитным давлением. Улучшается структура слоя наплавляемого металла, примыкающего к переходному слою, за счет его кристаллиза1ин под действием потока сплава.

Ожидаемый экономический эффект из расчета, например, литья тракторных поршней составит 90 тыс. р. в год за счет уменьшения расхода металла в 2 — 3 раза и повышения выхода годного до 90 — 95/о.

1О

Способ получения биметаллической отливки, включающий установку твердой вставки в форму и заливку ее расплавом металла другого химического состава с перепуском расплава по поверхности вставки, отличающимися тем, что, с целью повышения качества и ускорения образования сое- 20 динения вставки с заливаемым металлом преимущественно за счет сплавления, ерепуск осуществляется циркуляцией paсплава через форму, на входе и выходе которой создают разность давлений 0,4 — 0,5 атн до подплавления поверхности твердой вставки, затем снижают разность давлений jlo

0,01 — 0,05 ати и циркуляцию расплава ведут до образования твердого слоя металла толщиной 5 — 15 мм, после чего циркуляцию прекращают созданием равных давлений на входе и выходе формы, преимущественно 0,3 — 0,5 ати, и кристаллизуют отливку, не снимая давления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лакедемонский А. В. Биметаллические отливки. М., «Машиностроение», 1964, с.48—

52, 81 — 91.

2. Святкин Б. К. и болотов А. Н. Способ производства отливок с дифференцированными свойствами. М., НИИМАШ, 1972, с. 3 — 10

3. Авторское свидетельство СССР № 350580, кл. В 22 D 19/02, 1970.