Способ получения отливок автомобильных распределительных валов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()980955

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 15.07.80 (21) 2957250/22-02 с присоединением заявки № (51) М. К..

В 22 D 27/04 (53) УД К 621. 746..58 (088.8) Опубликовано 5.12.82. Бюллетень № 46

Дата опубликования описания 25.!2.82 ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Б. П. Платонов и А. А. Колпаков

Горьковский политехнический институт и м. А. Д. Жда нова (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК АВТОМОБИЛЬНЫХ

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ВАЛОВ

Гоеударстееккый комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к литью металлов, в частности к получению отливкой распределительных валов с искуственным отбеливанием кулачков при помощи холодильников.

Известны способы изготовления чугунных распределительных валов: отливка с последующей закалкой кулачков; отливка с отбеливанием кулачков при помощи холодильников-кокилей; отливка с естественным отбелом кулачков (1).

Термообработанные (закаленные) валы имеют мартенситную структуру кулачков и твердость до 56 HRC, отбеленные кулачки имеют в структуре ледебурит и твердость отбеленного слоя не более 52 HRC.

Износ кулачков зависит от величины нагрузки на кулачок при работе двигателя.

Для двигателя с большой концентрацией нагрузки на кулачок в мировой практике используют отбеленные кулачки, получая в результате уменьшение износа.

Известен способ изготовления распределительных валов с отбеливанием кулачков холодильниками, устанавливаемыми или заформовываемыми в обычную объемную литейную форму с заливкой жидким чугуном при 1350 — 1370 С (2) .

Наиболее близким техническим решением к предложенному является способ изготовления отливок в оболочковых формах с использованием холодильников и охлаждения разных участков отливки с различной скоростью (3).

Однако этот способ не позволяет получить заданную глубину отбела отдельных участков отливки и получить распределительные валы повышенной износостойкости.

Цель изобретения — повышение износостойкости валов.

Эта цель достигается тем, что согласно

15 способу изготовления отливки автомобильных распределительных валов, включающему получение оболочковой формы с установкой холодильников, заливку форм жидким чугуном и охлаждение кристаллизующегося металла, последний заливают при 1375 — 1400 С, а охлаждение его при первичной кристаллизации осуществляют со скоростью 35 — 40 С/с в носике кулачО ка и 0,4 — 0,5 С/с — в центральной части вала.

980955

93,5

1

0,5

Таблица 1

Температура заливки, С

1417

1385

1400

1375

1370

Глубина отдела, мм

12,6

11,2

Более высокая температура заливки чугуна уменьшает скорость охлаждения, что в комплексе с определенными скоростями охлаждения при первичной кристаллизации способствует получению заданной структуры

Способ осуществляют следующим путем. Изготавливают двухслойную оболочковую форму с облицовочным слоем или однослойную, вставляют (до или после формовки) в места, формирующие носики кулачков, холодильники.

Готовые формы заливают чугуном при

1375 — 1400 С. Скорость охлаждения чугуна в период первичной кристаллизации принимают в пределах 35 — 40 С/с в носике кулачка и 0 4 — 0 5 С/с в центре валика.

Эти скорости обеспечиваются за счет сухой тонкостенной оболочковой формы.

Пример 1. Готовят тонкостенные двухслойные оболочковые формы толшиной порядка 25 мм с облицовочным слоем толшиной около 5 мм, нанесенным насыпным методом с отверждением по нагретой моТвердость находится в пределах 48-52

HPC. Как видно, разброс по твердости составляет всего 4 единицы.

Указанная выше форма обеспечивает скорость охлаждения при первичной кристаллизации в носике кулачка 35 — 40 С/с и в центре валика 0,4 — 0,5 С/с.

В данном случае привести примеры с указанием характеристик полученного вала на крайнее и среднее значение скоростей не представляется возможным, так как они приняты в нешироком диапазоне и их практически невозможно разграничить. Однако увеличение скоростей соответственно )40 С/с и 00,5 С/с приводит к значительному увеличению зоны отбела, плохой обрабатываемой, хрупкости (как в объемной форме); а уменьшение скоростей соответственно (35 С/с и (0,4 С/с уменьшает зону отбела (как при толстостенной сухой форме).

Из табл. 1 видно, что уменьшение температуры заливки 1375 С увеличивает глубины отбела до 12,6 мм и не приваривается стальная шестерня.

Увеличение температуры заливки >1400 . снижает глубину отбела до 6 мм. После механической обработки глубина слоя остается недостаточной. дели из сухой песчано-смоляной смеси известного состава, вес. /о.

Формовочный песок КО20 94

Сиола ПК 104 6

Опорный слой получают пескострельным методом из жидкостекольной песчаной смеси с отверждением по СО процессу из известного состава, вес. /,:

Песок К016

Жидкое стекло

10 Едкий натр

Понизитель вязкости ПВХЛ

Получена сухая тонкостенная форма, обеспечивающая более устойчивые теплофизические свойства, чем сырая песчаная объемная форма. Устанавливают холодильники ковкого чугуна.

Заливают чугун следующего состава о/О.

С 3,3; Si 2,1; Мп 0,85; S 0,10; Gt 0,3;

Р 0,1.

Меняют температуру заливки от 1370 до !417 С (см. табл. 1).

1l 10 6

Пример 2. Осушествляется аналогично примеру 1, при тех же параметрах процесса. Заливку осуществляют в объемную сырую песчаную форму и оболочковую тонкостенную двухслойную форму из одного ковша.

Условия заливки приведены в табл. 2.

Термопарами, установленными в центре вала, замеряют одновременно температуру

40 в обеих формах. Из табл. 2 видно, что отдача тепла в оболочковой двухслойной сухой форме происходит медленнее и эта разница увеличивается по мере затвердевания, что способствует надежному получению заданной структуры.

Из приведенных данных видно, что оптимальные результаты обеспечивает температура заливки металла 1375 — 1400 С и ско,рость охлаждения при первичной кристаллизации 35 — 40 С/с в носике кулачка и

gp 0,4 — 0,5 С/с в центре валика.

В результате получения заданной ледебуритной структуры кулачков распределительного вала и серого чугуна в сердцевине значительно повышается износостойкость валов. Например, испытание на двигателе в течение 400 ч показывает, что износ стальных распределительных валов достигает 65 мкм, чугунных с закалкой 1780 мкм и из низколегированного чугуна по пред980955

Экономический эффект в денежном выражении может быть оценен после эксплуатации валов на автомобилях в течение определенного времени. лагаемому способу 16 мкм. Экономический эффект выражается в увеличении продолжительности эксплуатации распределительного вала в 2 — 3 раза.

Таблиц а 2

Объемная сырая песчаная форма

Оболочковая двухслойная сухая форма

Время, с

Температура, С о

Температура, С

Время, с

1310

1310

61,2

1262

61,2

1267

1217

1173

1133

1095

10,57

1022

489,6

989

1050

550,8

612,0

962

1028

930

1016

35 повышения износостойкости валов, чугун заливают при 1375 — 1400 С, а охлаждение при первичной кристаллизации осуществляют со скоростью 35 — 40 С/с в носике кулачка и 0,4 — 0,5 С/с — в централь4р ной части вала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Экспресс-информация. Поршневые и газотурбинные двигатели. «Материалы распределительных валов автомобильных

45 двигателей», 1972, ¹ 13.

2. Горбачев Л. И., Телис М. Я. Литой распределительный вал из чугуна с дифференцированной структурой для двигателя автомобиля «Москвич — 412». — «Автомоильная промышленносты с. 26 — 27.

3. Патент ПНР № 50483, кл. 31 С 8/07, 1966.

Кривые снимаются одновременно, запись производится на одном потенциометре.

Заливки форм производят одним и тем же металлом из одного ковша. Термопары устанавливают в центре кулачка.

Скорость охлаждения:

Объемная форма — 1310 - 1022 р 67 C/c

428,4

Оболочковая форма — — — — — — = 0,48 С/с

1310 — 1016

612

Формула изобретения

Способ получения отливок автомобильных распределительных валов, включающий изготовление оболочковой формы, установку холодильников, заливку чугуна и последующее охлаждение кристаллизуюшегося металла, отличающийся тем, что, с целью

Составитель T. Королева

Редактор М. Дылын Техред И. Верес Корректор Г. Решетннк

Заказ 9565/16 Тираж 852 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и о1крытий

113035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

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

122,4

183,6

244,8

306,0

367,2

428,4

122,4

183,6

244,8

306,0

367,2

428,4

489,6

550,8

612,0

1228,0

1196,0

1164,5

1136,0

1103,0

1076,0