Известен способ получения чугунных отливок, по которому для повышения твердости и износостойкости литых деталей отливки ускоренно охлаждают, например за счет подачи к ним в форме охладителя, в интервале эвтектоидного превращения. Практическая реализация данного способа заключается в подаче охладителя в момент времени, соответствующий началу эвтектоидного превращения, и прекращении 15 подачи охладителя в момент времени, соответствующий окончанию фазового превращения. указанные моменты времени зависят от конкретных условий литья (толщины стенки отливки, типа 20 формы, материала формы) и, следо-. вательно, должны устанавливаться отдельно в каждом частном случае (13 .

Недостатком этого способа является отсутствтие конкретных. рекомендаций по его практической реализации., в частности по.определению временного интервала подачи охладителя.

Известен способ получения отливок, по которому управление их ох- 30 лаждением производится по показаниям размещенных в отливках термопар, взаимодействующих с программирующим устройством, последнее регулирует подачу охладителя к отливке в соответствии с заданным режимом охлаждения 2) .

Однако и данному способу присущи недостатки: необходимость размещения в каждой отливке термопар приводит к большому расходу дорогостоящих материалов, иэ которых они изГотовлены; нарушается сплошность отливки, что является недопустимым для ряда деталей ответственного назначения (гильзы цилиндров двигателей, гидроаппаратура).

Наиболее близким к изобретению .является способ литья в разъемные облицованные кокили, включающий заливку металла в форму и охлаждение его подачей в облицовку сжатого воздуха Г31 .

Недостатками этого способа являются низкое качество получаемых отливок и большой расход сжатого воздуха.

Целью изобретения является повышение качества отливки и экономия сжатого воздуха.

4 у 3 104 (2) СЧ m УV0(T, Т ) d0 где q л

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем заливку металла в форму и охлаждение его подачей в облицовку сжатого воздуха, подачу сжатого воздуха нроизводят при постоянном расходе после окончания перемещения полуко- килей вызываемого усадкой отливки, и заканчивают после эвтектоидного превращения чугуна.

Взаимное перемещение полукокилей происходит после заливки в форму металла вследствие силового взаимодействия между кокилем и отливкой, вызываемого усадкой последней по мере ее затвердения и охлаждения. В период перлитизации чугуна, характери- 15 эующийся постоянной температурой отливки, усадка ее временно -прекращается и в соответствии с этим временно прекращается взаимное перемещение полукокилей. По окончании эвтектоид- Щ ного превращения температура отливки снова понижается, вызывая дальнейшее увеличение зазора между полукокилями.

Таким образом, предлагаемый интервал подачи охладителя обеспечивает ускоренное охлаждение отливки в период протекания в металле эвтектоидного превращения. В результате повышается дисперсность перлита, увеличивается микро- и макротвердость чугуна, возрастают прочностные показатели метал- ЗО ла. При этом постоянный расход охладителя обеспечивает равномерное изменение свойств чугуна по всему объему отливки.

При подаче в облицовку сжатого воздуха требуемый расход последнего определяют из соотношения

40 где R - приведенный размер отливки, м;

V вЂ” средняя объемная скорость перлитного превращения, обеспечивающая заданные повышенные свойства чугуна, м /с.

ДаннЬе соотношение получено в результате решения уравнения теплового баланса, составленного для стадии эв- 5О тектоидного превращения -в отливке, характеризующейся линейным распределением температуры в облицовке и передачей охлаждающему воздуху практически всей выделяемой отливкой теп- 55 лонг удельная объемная теплота перлитного превращения, дж/м объемный коэффициент тепло отдачи от твердого скелета облицовки к фильтрукнщемуся через нее воздуху, вт (м .град.); °

V0 - объем облицовки, м

Т вЂ” средняя температура облицово ки, К;

Т вЂ” температура подаваемого воздуха,"К.

При выводе формулы (1) из уравнения (2) учтено, что d.y =38 W/(RVp ), и подставлены численные значения теп лофизических параметров процесса перлитизации отливки для реальных условий чугунного литья.1

Предлагаемый способ может быть реализован путем установки на заливочных участках любых датчиков перемещения (например, часовых индикаторов) и подачи в облицовку охладителя в период сохранения ими постоянных показаний.

Пример. В восьмиместном облицованном кокиле с горизонтальным разъемом металлоемкостью 55 кГ получали отливки распределительных валов с приведенным радиусом 0,012 м и массой 3,8 кГ. Формы заливки серым (СЧ), ниэколегированным (НЛСЧ) и высокопрочным чугуном с шаровидным графитом (ВЧШГ).

Взаимное перемещение полукокилей измеряли индикаторами часового типа, а температуру отливок вЂ” хромель-алюмелевыми термонарами и потенциометром КСП-4. После затвердевания отливки в облицовку через вдувные отверстия кокили подавали сжатый .воздух, расход которого измеряли ротаметром РС-7.

Для каждого вида чугуна проводили серий иэ трех опытов: в опыте 1 отливки изготавливали без подачи воздуха в облицовку, в опыте 2 подачу воздуха начинали сразу после затвердевания отливки и прекращали в момент окончания первой стадии раздвижки полукокилей, в опыте 3 воздух подавали в период остановки раздвижки полуформ.По окончании эвтектоидного превращения отливки извлекали из формы и подвергали металлографическим исследованиям и механическим испытаниям.

В таблице 1 приведены данные по раздвижке полукокилей в случае заливки форм серым чугуном. Видно, что эвтектоидное превращение металла (происходящее йри температуре

730ОС) и промежуточная остановка раэдвижки полукокилей соответствует одному и тому же интервалу времени:

200-350 с после заливки.

Аналогичные результаты получены и в случаях заливки формы низколегированным серым и высокопрочным чугунами.

Размеры, форма, количество и распределение графита в пределах каж869950

Таблица 1

Взаимное перемещение полукокилей, мм

1310

0,5 Первая

0,8 стадия

1150

100

1150

0,9

150

890

1,0

730

200

1,0 Промежуточ1,0 ная

1,0 Остановка

730

250

730.

300

730

350

620

400

450

1,3 Вторая

1,4 стадия

510

430

500

600

1,5

320 дой серии опытов были практически одинаковы.

Данные по влиянию подачи в,обли цовку воздуха на структуру металлической матрицы и механические свойства чугуна приведены в табл.2 (Wâ€” расход воздуха; Vq вЂ” средняя объемная скорость эвтектоидного превращения> Нщ вЂ” микротвердость перлита;

НВ вЂ” макротвердость чугуна, 66 вЂ” предел прочности на растяжение; с вЂ” от.относительное удлинение; Ф„ вЂ” предел (0 прочности на изгиб; f„ cTp прогиба; f„ Е „ для СЧ и ВЧШГ и л,оодля НЛСЧ; а н удар вяз кость).

Видно, что подача воздуха в интер вале между эвтектическим и эвтектоидным превращениями (опыты М 2) мало влияет на металлическую матрицу и прочностные показатели металла (незначительное изменение свойств чугуна в этих опытах по сравнению с опытами М 1 вызвано захолаживанием формы сжатым воздухом, выразившимся в некотором увеличении V„).

Подача воздуха в период прекращения раздвижки полукокилей (т.е. на стадии эвтектоидного превращения металла.) существенно повышает дисперсность перлита (опыты 9 3), Соответственно на 20-25% увеличивает- 30 ся его микротвердость. При этом макротвердость чугунов повышается на

Момент времени Температура после заливки, отливки, С с

30-40%;. ee вЂ” на 25-30%; " 3-10 разу

Ф"„ - на 30-ЗЗЪ; fï вЂ” в 1 5 раза, aìвЂ” в 2-5 раз. Все эти данные свидеТельствуют о необходимости строгой регламентации интервала подачи охладителя.

Из данных табл. 2 следует, что изменение свойств чугуна тем заметнее, чем больше расход охладителя, который определяет скорость эвтектоидного превращения металла. Следовательно, за счет выбора величины расхода из соотношения (1) можно получать необходимую скорость перлитизации чугуна, обеспечивающую заданное качество отливки. Например, для получения Vq = 1,8.10 м /c вели3 чина Ч по расчету должна составлять

6,5- 10 нм /с, а для получения V„

6,4 10 5 м /c вЂ” 23 х 10 нм /с, что хорошо согласуется с аналогичными величинами, имевшими место в условиях опытов (7,0 : 10 нм /с и

25 ° 10 нм /с сответственно) .

Таким образом, данные примера использования предлагаемого способа показывают следующие его преимущества по сравнению с известными: обесПечивается строгое совмещение во времени интервала подачи охладителя и стадии перлитного превращения чугуна; предоставляется воэможность определения расчетным путем расхода охладителя, обеспечивающего требуемое качество отливки.

°:Р

4А

«А

О\

«О

Ю с

«Ч

РЪ

«Ч

ОЪ с

«Ч «3

РЪ

«Ч

«Ч «Р

« Ъ

«О

«-«

«О с

ОЪ

1ый ч

1 1

I O

1 г

I I

«Ч

«А

РЪ

«Ч а х

li 1 4

1 «б

1 Х

О ««I

I .Ф N

I М

1 0«

1 4 «4!

4А

Ю е.

+ w

X е,! с

«Ч Ю

Я«

РЪ. с

Ю о

6 и

1 «ОX н

1 Ф

Е йо х

I Ю

«-4

1 р«

)

«А

«Ч

« Ъ

Id«4

1 «"4

1 х

I ! За! !

О!

° - Д

U ««4

° с Д и

««Р dP

Ю с с

И «4 «Ч Ю

ОО dP dP dP

О ь oo e

Ц ь с с х п \«ю

dP РР

««Ъ Ю

4 ° 4

«Ч IX I

IC и

Щ 1IC д!

I . „ I

4 O " 4" ! н

1 д 1

1 «О

О вЂ” вЂ” Ф о:!

it Ю I

«-«1

I х t чl д1

/ (4

1 Ю 1ф

1 «-«1, м

Р вЂ” 4вЂ”

I 1

I dP

I ОЪ

t 1, 1 1

1, I 1

l ttI 1 4 х. I

Г вЂ” 1

4А

Ю Р

«О

« Ъ с

«О 4-4 Ю

С««

«!4 «Р

Ф в

РЪ с е 44 Ю

С4« м х ил о о

«44 с «р

8. Ю Е щ

E E

И И ., И

4А с

«tl

С о Г ) РЪ «Р с с В Ю

«О E Щ г и и с

Ю Ф

rl Ю

«Ч с

«Ч

«Ч е.«

° ° е ю

«Ч с

1 с

«« « о л м

l0 о

° р «h

° ° о е« Ю м а

РЪ ю

° -«

«е

РЪ н

« ) РЪ

«Ч

«Ф! н

1=!

«Ч ь

tI Ч Ф Ф

Ф Ь е Оо

Ol с z о

4Р а «! я о а «! «Ч О Ю бР ЮР

lgl ««Ъ с с о о

I Ю 1 !

869950

° "«Ю е с. е в о

«-«о

Я Й

СЭ

« ) о Д

Щ ф

С=

8699 50

Составитель Г. Кибовский

Техред Л.Пекарь корректор В. Бутяга

Редактор Н. Ахмедова

Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

;Заказ 8718/17

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,4

Формула изобретения

1.Способ литья чугунных отливок в разъемные облицованные кокили,включающий заливку металйа в форму и охлажде" иие его подачей в облицовку сжатого воздуха,о т л и ч а ю щ и ft с я тем, что,с целью повышения качества отлив- ки и экономии сжатого воздуха, подачу сжатого воздуха производят с постоянным расходом после окончания перемеще ния полукокилей,вызываемого усадкой от ливки, и эаканчйвают после эвтектоид- 10 ного. превращения чугуна.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что расход сжатого воздуха определяют из соотношения:

: Ч 3-10" RV« 8 R - приведенный размер отливки (м); Ч„ - средняя объемная скорость перлитного превращения, обеспечивающая заданные повышенные свойства чугуна (м / с).

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 418534 кл. С 21 0 5/00, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР в 132368, кл. В 22 0 27/04, 1960.

3. Авторское свидетельство СССР

В 617165, кл. В 22 0 15/00, 1977.