Способ биметаллизации стальной заготовки
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
/ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 01.0280 (21) 2901266/22-02 (51) М
В 22 D 19/00 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет
Государственный комитет
СССР но делам изобретений и открытий
Опубликовано 30.10.81. Бюллетень Н9 40
Дата опубликования описания 301081 (53) УДК 621. 74. .046(088.8) (72) Автор изобретения
Б.A. Коломиец (71) Заявитель (54) СПОСОБ БИМЕТАЛЛИЗАЦИИ СТАЛЬНЫХ
ЗАГОТОВОК
Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при биметаллиэации бронзой стальной заготовки способом литья °
Известен способ биметаллизации стали, заключающийся в нагреве стальной заготовки в защитной среде и заливке ее расплавом оловянно-свинцовой бронзы, предусматривающий температуру нагрева стальной основы
1130+10 С (1).
Прогрев стальной заготовки до укаэанных температур длится продолжительное время, что вызывает перегрев тонких частей заготовки и спо.собствует росту зерна. Ухудшение структуры приводит к снижению прочностных, пластических и усталостных характеристик металла (2).
Особенно опасно это для заготовок силовых деталей, например, биметаллических, блоков цилиндров насосовгидромоторов высокого давления.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ, включающий нагрев стальной заготовки и заливку ее расплавом-бронзы (3).
Экспериментально установлено, что при низкой температуре заливаемой бронзы рекомендуемая температура не позволяет получать качественное сцепление металлических основ вследствие наличия большого количества неметаллических дефектов на поверхности контакта. Заливка стали при температуре нагрева 920+5ОС бронзой марки;
Бр ОС 8-15 (ссор = 920 ) при температуре расплава 970.. ° 1000 С не обеспечивает качественного соединения, так как не учитывается имеющий место процесс теплового взаимодействия двух металлов.
Цель изобретения - повышение ка чества соединения.
Поставленная цель достигается тем, что в способе металлизации стальной заготовки, включающем предварительный нагрев заготовки и заливку. ее расплавом бронзы, поверх« ность заготовки нагревают до температуры, равной температуре нулевой жидкотекучести заливаемой бронзы.
Температуру заливки бронзы рассчитывают по формулег 1.Срс"" (о +с)
3atA c9ir тп 6
876284 где о(-- коэффициент, учитывающий характер распределения темпе- ратур в стальной заготовке, при длительности заливки
60 с d. = 0,93; с,с — удельная теплоемкость стали рс рв и бронзы соответственно;
m m6 — масса стальной заготовки и заливаемой бронзы; — температура стали и бронзы с зал в момент заливки соответственно. !О
Исследованиями установлено, что необходимое для прочного сцепления смачивание расплавом бронзы заготовки стали происходит при температуре поверхности заготовки, равной темпе- 15 ратуре нулевой жидкотекучести бронзы с отклонением от нее не более
10 С. При этом смесь не должна претерпеть структурных изменений. Осуществляется это путем предваритель- щ ного нагрева заготовки до температуры
t = Ас + (30-40) С, гарантирующей отсутствие роста зерна, с последующим нагревом за счет теплопередачи от жидкой перегретой бронзы при кон25 такте металлооснов в процессе заливки со скоростью не менее 150 С/мин. о
Такой кратковременный нагрев не изменяет размеры зерна, но обеспечивает надежное сцепление стальной основы с бронзой.
На чертеже приведены кривые распределения температур во времени.
Причем 1 — зона предварительного нагрева стальной заготовки, 11 - зона резкого повышения температуры стали З5 в процессе заливки, 111 — зона совместного охлаждения стали и бронзы.
Зависимость между температурами контактируемой пары металлов описывается следующим образом: 40 Рст ст
Р Р Р где с,с — удельные теплоемкости стали и бронзы; 45 т,,m - масса стали и бронзы; температуры стали и ст 6Р бронзы в момент залив-. ки; .Ьо — температура нулевой 50 жидкотекучести бронзы.
Учитывая неравномерность нагрева стальной заготовки по сечению, имеющую параболический Характер распределения температур, в формулу (1) 55 ввефен поправочный коэфФициент
Срст пст Sp=+ C п (+о ст
РзР вР
Экспериментально установлено, что 60 для деталей, заливка которых длится около 1 мин,, сС = 0,93;
Способом литья производят биметаллизацию блоков цилиндров насосов высокого давления. Для этого стальную 65 заготовку (сталь 35) офлюсовывают, погружая в ванну с расплавленным шлаком марки АН-ШТ 1 или АН-ШТ 2.
После прогрева в полость заготовки заливают расплавленную бронзу марки Бр 008-15 следующего состава,мас.Ъ:
Олово 7,1
Свинец 15,8
Никель 1,9
Фосфор 0,12
Медь Остальное
Температура нулевой жидкотекучести этой бронзы равняется 945+5 С. Нагретую до 840 С заготовку заливают бронзой согласно расчету при 1220 С.
Температура нагрева заготовки выбирается из расчета предотвращения роста зерен, приводящего к снижению ударной вязкости, абсолютная величина температуры не должна преО вышать Ас> более, чем на 30-40 С. Для использованной стали 35 принята температура 840 С.
Металлографические исследования не обнаружили неметаллических включений в переходном слое, контактная поверхность чистая.
Эксплуатационные испытания подтвердили надежность и работоспособность биметаллических блоков цилиндров, изготовленных по предлагаемому, способу.
Экономический эффект от внедрения предлагаемого способа составит
1200 руб на 1 т изделий. Он гарантируется путем снижения брака на заво-, дах-изготовителях. Также прямая экономия обеспечивается путем уменьшения на 20-25% расхода электроэнергии благодаря снижению температуры нагревательной ванны. Сохранение исходной структуры стали позволяет ликвидировать случаи разрушения блоков цилиндров в процессе эксплуатации, повышается работоспособность и надежность биметаллических конструкций, что гарантирует значительный экономический эффект в народном хозяйстве от устранения простоев гидрофицированного оборудования.
Использование предлагаемого способа обеспечивает повышение давления гидропривода s два раза.
Формула изобретения
1. Способ биметаллизации стальной заготовки, включающий предварительный нагрев заготовки и заливку ее расплавом бронзы, о т л и ч а ю щ и й. с я тем, что, с целью повышения качества соединения, поверхность заготовки нагревают до температуры, равной температуре нулевой жидкотекучести заливаемой бронзы.
876284
2. Соломка Я.А. Производство двухслойных деталей, И., Иашгиз, 1962, с. 22-59, 93-98 115-117.
О00 ЮОО
НОО
900
700
800
500 0 Время,нам
Составитель В. Николаев
Редактор A. Власенко Техред А.Вабинец Корректор В. Вутяга
Заказ 9448/11 Тираж 872 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент °, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что температура заливки бронзы равна
6- C рс > e (>+o с)
t, 1
30лл С Р 5 где с - коэффициент, учитывающий характер распределения температур в стальной заготовке, при длительности заливки 60 с с6 = 0,93; )0 с,с — удельная теплоемкость стали и бронзы соответственно;
m g m масса стальной заготовки H заливаемой бронзы;
Ф с, Мб
Ъ Z00
C ЮО
Ф - температура стали и бронзы
Ф--л
Ф в момент заливки соответст-; венно. источники информации принятые во внимание при экспертизе
1. Патент Англии У 1159959, кл.. В З.F 1970.
3. Vura l.G Литье биметаллических заготовок. - Mater Eng, 1914, 80, У 5, р. 60-61.
