RU2283368C1 - Method of manufacture of cylindrical articles provided with wear-resistant coats - Google Patents

Method of manufacture of cylindrical articles provided with wear-resistant coats Download PDF

Info

Publication number
RU2283368C1
RU2283368C1 RU2004138045/02A RU2004138045A RU2283368C1 RU 2283368 C1 RU2283368 C1 RU 2283368C1 RU 2004138045/02 A RU2004138045/02 A RU 2004138045/02A RU 2004138045 A RU2004138045 A RU 2004138045A RU 2283368 C1 RU2283368 C1 RU 2283368C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mixture
thermite mixture
article
product
cooling
Prior art date
Application number
RU2004138045/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004138045A (en
Inventor
Владимир Антонович Лупин (RU)
Владимир Антонович Лупин
Алексей Иванович Губин (RU)
Алексей Иванович Губин
Юрий Владимирович Нетаврованый (RU)
Юрий Владимирович Нетаврованый
Владимир Павлович Перминов (RU)
Владимир Павлович Перминов
Original Assignee
Владимир Антонович Лупин
Алексей Иванович Губин
Юрий Владимирович Нетаврованый
Владимир Павлович Перминов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Антонович Лупин, Алексей Иванович Губин, Юрий Владимирович Нетаврованый, Владимир Павлович Перминов filed Critical Владимир Антонович Лупин
Priority to RU2004138045/02A priority Critical patent/RU2283368C1/en
Publication of RU2004138045A publication Critical patent/RU2004138045A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2283368C1 publication Critical patent/RU2283368C1/en

Links

Landscapes

  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)

Abstract

FIELD: foundry, centrifugal casting in particular; manufacture of multi-layer vessels, pipe lines, bottles, connecting parts and other articles.
SUBSTANCE: proposed method includes placing the thermit mixture in cavities of article, followed by rotation, initiating of exothermic reaction, melting of thermit mixture, cooling of external surface of article and crystallization of molten thermit mixture. Thermit mixture contains additionally fluid material. Cooling of external surface of article is continued till temperature of its internal surface gets equal to melting point of metal of article.
EFFECT: reduced thickness of coat; improved control of heat removal.

Description

Изобретение относится к литейному производству, в частности к технологии центробежного литья изделий с износостойким внутренним покрытием, и может быть использовано при изготовлении многослойных сосудов, трубопроводов, баллонов, соединительных деталей и других изделий.The invention relates to foundry, in particular to the technology of centrifugal casting of products with wear-resistant inner coating, and can be used in the manufacture of multilayer vessels, pipelines, cylinders, connecting parts and other products.

Известен способ изготовления труб с износостойким внутренним покрытием (а.с. СССР №1678513, В 22 D 13/02, опубл. 23.09.1991), в котором трубу размещают в кокиле, в зазор между трубой и кокилем засыпают дробь, в полость трубы засыпают термит (смесь порошка алюминия Al и окалины железа Fe2О3), устанавливают кокиль в центрифугу, вращают кокиль, инициируют экзотермическую реакцию, получают расплав термитной смеси, после кристаллизации которого образуется износостойкое покрытие.A known method of manufacturing pipes with a wear-resistant inner coating (AS USSR No. 1678513, B 22 D 13/02, publ. 09/23/1991), in which the pipe is placed in a chill mold, shot is filled into the gap between the pipe and the chill mold, in the pipe cavity termite is poured (a mixture of aluminum aluminum powder and iron oxide Fe 2 O 3 ), the chill is placed in a centrifuge, the chill is rotated, an exothermic reaction is initiated, and the thermite mixture is molten, after crystallization of which a wear-resistant coating is formed.

Количество термита, необходимого для наплавки, определяют соотношениемThe amount of termite required for surfacing is determined by the ratio

Рт=(0,9-1,1)Р3,P t = (0.9-1.1) P 3 ,

где Рт - масса термита, кг;where R t is the mass of termite, kg;

Р3 - масса заготовки, кг.P 3 - the mass of the workpiece, kg

Опытами установлено, что верхний предел массы термитной смеси ограничен теплопоглощением трубой и дробью, а нижний - условиями осуществления экзотермической реакции и формированием качественного покрытия. Для исключения локального расплавления трубной заготовки следует уменьшать количество тепла (термитной смеси), но при недостатке тепла (термитной смеси) покрытие получается рыхлым, фрагментарным, т.е. некачественным.It was established by experiments that the upper limit of the mass of the termite mixture is limited by heat absorption by the pipe and shot, and the lower one is limited by the conditions for the exothermic reaction and the formation of a high-quality coating. To exclude local melting of the tube billet, the amount of heat (thermite mixture) should be reduced, but with a lack of heat (termite mixture), the coating is loose, fragmented, i.e. substandard.

Недостаток способа заключается в использовании избыточной массы термитной смеси и в связи с этим необходимости применения дроби для теплоотвода.The disadvantage of this method is the use of excess mass of the thermite mixture and, therefore, the need to use fractions for heat removal.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ изготовления труб с внутренним износостойким покрытием (а.с. СССР №804191, В 22 D 13/02, опубл. 18.02.1981), в котором трубу размещают в кокиле, в зазор между кокилем и трубой засыпают металлическую дробь и дополнительно ее уплотняют, в полость трубы засыпают термитную смесь, осуществляют экзотермическую реакцию при вращении кокиля, охлаждают наружную поверхность кокиля.The closest technical solution adopted for the prototype is a method of manufacturing pipes with an internal wear-resistant coating (AS USSR No. 804191, 22 D 13/02, publ. 02/18/1981), in which the pipe is placed in the chill mold, in the gap between metal fraction is poured with a chill and a pipe and compacted additionally, a thermite mixture is poured into the pipe cavity, an exothermic reaction is performed when the chill is rotated, the outer surface of the chill is cooled.

Недостатком способа является трудоемкость осуществления теплоотвода от трубы металлической дробью и охлаждением наружной поверхности кокиля. При возможном расплавлении (прожоге) трубы происходит сплавление трубы и дроби, что затрудняет ее извлечение из кокиля. Избыточная масса термитной смеси ухудшает качество труб и увеличивает стоимость износостойкого покрытия.The disadvantage of this method is the complexity of heat removal from the pipe with metal shot and cooling the outer surface of the chill mold. With a possible melting (burn-through) of the pipe, the pipe and shot are fused, which makes it difficult to remove it from the chill mold. Excessive mass of thermite mixture worsens the quality of the pipes and increases the cost of wear-resistant coating.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в снижении трудоемкости и стоимости способа изготовления изделий, улучшении регулирования теплоотвода и снижении толщины покрытия.The technical problem solved by the invention is to reduce the complexity and cost of the method of manufacturing products, improving the regulation of heat dissipation and reducing the thickness of the coating.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе изготовления цилиндрических изделий с внутренним износостойким покрытием, включающем размещение термитной смеси в полости изделия, его вращение, инициирование экзотермической реакции, расплавление термитной смеси, охлаждение наружной поверхности изделия и кристаллизацию расплавленной термитной смеси, согласно изобретению в термитную смесь дополнительно вводят жидкотекучий материал, а охлаждение наружной поверхности изделия осуществляют при достижении его внутренней поверхностью температуры плавления металла изделия.The problem is solved due to the fact that in the method of manufacturing cylindrical products with an internal wear-resistant coating, comprising placing a thermite mixture in the cavity of the product, its rotation, initiating an exothermic reaction, melting the thermite mixture, cooling the outer surface of the product and crystallization of the molten thermite mixture, according to the invention in the thermite mixture is additionally injected with a fluid material, and the outer surface of the product is cooled when it reaches the inner surface awn melting temperature metal product.

Уменьшение трудоемкости и стоимости достигается за счет того, что цилиндрические изделия с износостойким покрытием изготавливают без кокиля и дроби.Reducing the complexity and cost is achieved due to the fact that cylindrical products with a wear-resistant coating are made without chill mold and fractions.

Улучшение качества покрытия достигается за счет непосредственного отвода тепла от поверхности изделия путем его охлаждения, в частности, воздушно-водяной смесью, уменьшения массы термитной смеси, введения в термитную смесь легкоплавкого (жидкотекучего) материала (ЖТМ), например, магния, жидкого стекла и др.Improving the quality of the coating is achieved by directly removing heat from the surface of the product by cooling it, in particular, by using an air-water mixture, reducing the mass of the thermite mixture, introducing into the thermite mixture a fusible (liquid-flowing) material (ЖМ), for example, magnesium, water glass, etc. .

Температура плавления стекла и его производных в два раза ниже температуры расплава термитной смеси, поэтому повышенная жидкотекучесть ЖТМ улучшает качество покрытия и позволяет уменьшить толщину износостойкого покрытия.The melting temperature of glass and its derivatives is two times lower than the temperature of the melt of the thermite mixture, therefore, the increased fluidity of the HMF improves the quality of the coating and allows to reduce the thickness of the wear-resistant coating.

Непосредственное охлаждение наружной поверхности изделия при достижении его внутренней поверхностью температуры плавления металла позволяет более интенсивно осуществлять отвод тепла от поверхности изделия в управляемом режиме, регулировать скорость кристаллизации расплава термитной смеси.Direct cooling of the outer surface of the product when its inner surface reaches the melting point of the metal allows more intensive heat removal from the surface of the product in a controlled manner, and the crystallization rate of the melt thermite mixture is regulated.

Регулирование выделяющегося тепла при экзотермической реакции позволяет уменьшать массу термитной смеси.The regulation of heat generated during the exothermic reaction allows to reduce the mass of the thermite mixture.

Для сохранения тепла в расплаве в состав термитной смеси вводят жидкотекучий материал, который экранирует расплав термитной смеси и обеспечивает интервал времени для кристаллизации расплава без кристаллизационных трещин, пор, газовых и неметаллических включений.To maintain heat in the melt, a fluid material is introduced into the thermite mixture, which screens the melt of the thermite mixture and provides a time interval for crystallization of the melt without crystallization cracks, pores, gas and non-metallic inclusions.

Для обеспечения качественных показателей покрытия необходимо выполнить два условия: получить расплав термитной смеси и осуществить его кристаллизацию (охлаждение до определенной температуры). Для возбуждения экзотермической реакции, чем больше восстановителя (алюминия или магния) в термитной смеси, тем более интенсивно осуществляется экзотермическая реакция. Следовательно, для получения расплава термитной смеси в возможно меньший период времени необходимо увеличить процентное содержание восстановителя в термитной смеси.To ensure the quality of the coating, two conditions must be met: to obtain a thermite mixture melt and crystallize it (cooling to a certain temperature). To initiate an exothermic reaction, the more reducing agent (aluminum or magnesium) in the thermite mixture, the more intense the exothermic reaction. Therefore, to obtain a melt of the thermite mixture in the shortest possible period of time, it is necessary to increase the percentage of reducing agent in the thermite mixture.

Так как масса термитной смеси уменьшена по отношению к массе изделия, то вводится легкоплавкий компонент, который экранирует расплав термитной смеси. Увеличение периода кристаллизации термитного расплава позволяет выровнять толщину покрытия по всей длине изделия и обеспечить его качественную кристаллизацию.Since the mass of the thermite mixture is reduced with respect to the mass of the product, a low-melting component is introduced, which shields the melt of the thermite mixture. The increase in the crystallization period of the thermite melt makes it possible to equalize the coating thickness along the entire length of the product and ensure its high-quality crystallization.

Известно, что фронт горения термитной смеси распространяется с определенной скоростью по длине изделия, поэтому необходимо получить расплав термитной смеси по всей длине изделия (для обеспечения равномерной толщины покрытия) и его одновременную кристаллизацию. Таким образом, уменьшенный вес термитной смеси позволяет предотвратить расплав заготовки, повысить содержание восстановителя, обеспечивающего более интенсивное прохождение экзотермической реакции. Уменьшая теплоотвод в полость изделия, легкоплавкий жидкотекучий материал обеспечивает равномерную кристаллизацию расплава по всей длине изделия.It is known that the combustion front of a thermite mixture propagates at a certain speed along the length of the product; therefore, it is necessary to obtain a melt of the thermite mixture along the entire length of the product (to ensure uniform coating thickness) and its simultaneous crystallization. Thus, the reduced weight of the thermite mixture allows to prevent the melt of the workpiece, to increase the content of the reducing agent, providing a more intensive passage of the exothermic reaction. Reducing heat dissipation into the cavity of the product, the fusible fluid material ensures uniform crystallization of the melt along the entire length of the product.

Количество жидкотекучего материала (ЖТМ) определяют из следующих условий. Опытами установлено, что толщина покрытия после кристаллизации термитного расплава примерно в 9,2-10 раз больше коэффициента отношения массы термитной смеси к массе обрабатываемого изделия. И для экранирования основного термитного расплава следует иметь слой расплава ЖТМ толщиной примерно 0,1-2 мм.The amount of fluid material (MT) is determined from the following conditions. It was established by experiments that the thickness of the coating after crystallization of the thermite melt is approximately 9.2-10 times greater than the ratio of the mass of the thermite mixture to the mass of the workpiece. And for shielding the main thermite melt, a ZhTM melt layer with a thickness of about 0.1-2 mm should be

Способ изготовления цилиндрических изделий с износостойким внутренним покрытием осуществляют следующим образом.A method of manufacturing a cylindrical product with a wear-resistant inner coating is as follows.

Термитную смесь предлагаемого состава (например, восстановитель Al или Mg, Fe2О3, жидкое стекло) в определенном весовом соотношении помещают в полость изделия, в частности, в полость трубы, устанавливают трубу в устройство для ее вращения вокруг продольной оси. Вращают трубу до равномерного распределения термитной смеси на внутренней поверхности вращающейся трубы, возбуждают экзотермическую реакцию, после расплавления термитной смеси охлаждают наружную поверхность трубы, например, воздушно-водяной смесью, при достижении ее внутренней поверхностью температуры плавления. Контроль температуры наружной поверхности трубы осуществляют пирометром. Интенсивность теплоотвода регулируют напором и составом подаваемой охлаждающей смеси, поэтому исключается расплавление (прожог) трубы.The thermite mixture of the proposed composition (for example, Al or Mg reducing agent, Fe 2 O 3 , water glass) in a certain weight ratio is placed in the cavity of the product, in particular in the cavity of the pipe, the pipe is installed in the device for its rotation around the longitudinal axis. The pipe is rotated until the thermite mixture is evenly distributed on the inner surface of the rotating pipe, an exothermic reaction is excited, after the thermite mixture is melted, the outer surface of the pipe is cooled, for example, with an air-water mixture, when its inner surface reaches the melting temperature. The temperature control of the outer surface of the pipe is carried out by a pyrometer. The intensity of the heat sink is regulated by the pressure and composition of the supplied cooling mixture, therefore, melting (burn-through) of the pipe is excluded.

Для сохранения тепла в расплаве применяют легкоплавкий материал, например, жидкое стекло, который в процессе кристаллизации препятствует отводу тепла от расплава в полость трубы. После кристаллизации расплава охлаждение трубы и ее вращение прекращают.To conserve heat in the melt, a fusible material, for example, liquid glass, which during the crystallization process prevents heat from the melt to the pipe cavity, is used. After crystallization of the melt, the cooling of the pipe and its rotation are stopped.

Использование предлагаемого способа изготовления цилиндрических изделий позволяет снизить стоимость и толщину покрытия за счет меньшей массы термитной смеси и увеличения жидкотекучести расплава, повысить свойства покрытия за счет управления кристаллизацией термитного расплава, исключить расплавление трубной заготовки, уменьшить трудоемкость и время наплавки покрытия.Using the proposed method for the manufacture of cylindrical products can reduce the cost and thickness of the coating due to the lower mass of the thermite mixture and increase the fluidity of the melt, improve the properties of the coating by controlling the crystallization of the thermite melt, eliminate the melting of the pipe billet, reduce the complexity and time of surfacing.

С помощью предлагаемого способа можно изготавливать трубы с износостойким покрытием для трубопроводов, транспортирующих абразивные и агрессивные среды, многослойные сосуды, баллоны, соединительные детали.Using the proposed method, it is possible to produce pipes with a wear-resistant coating for pipelines transporting abrasive and aggressive media, multilayer vessels, cylinders, and connecting parts.

Claims (1)

Способ изготовления цилиндрических изделий с внутренним износостойким покрытием, включающий размещение термитной смеси в полости изделия, его вращение, инициирование экзотермической реакции, расплавление термитной смеси, охлаждение наружной поверхности изделия и кристаллизацию расплавленной термитной смеси, отличающийся тем, что в термитную смесь дополнительно вводят жидкотекучий материал, а охлаждение наружной поверхности изделия осуществляют при достижении его внутренней поверхностью температуры плавления металла изделия.A method of manufacturing cylindrical products with an internal wear-resistant coating, comprising placing a thermite mixture in the cavity of the product, rotating it, initiating an exothermic reaction, melting the thermite mixture, cooling the outer surface of the product and crystallizing the molten thermite mixture, characterized in that a fluid material is additionally introduced into the thermite mixture, and the cooling of the outer surface of the product is carried out when its inner surface reaches the melting point of the metal of the product.
RU2004138045/02A 2004-12-24 2004-12-24 Method of manufacture of cylindrical articles provided with wear-resistant coats RU2283368C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004138045/02A RU2283368C1 (en) 2004-12-24 2004-12-24 Method of manufacture of cylindrical articles provided with wear-resistant coats

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004138045/02A RU2283368C1 (en) 2004-12-24 2004-12-24 Method of manufacture of cylindrical articles provided with wear-resistant coats

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004138045A RU2004138045A (en) 2006-06-10
RU2283368C1 true RU2283368C1 (en) 2006-09-10

Family

ID=36712286

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004138045/02A RU2283368C1 (en) 2004-12-24 2004-12-24 Method of manufacture of cylindrical articles provided with wear-resistant coats

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2283368C1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004138045A (en) 2006-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101287562B (en) Method of unidirectional solidification of castings and associated apparatus
EP2218527B1 (en) Method and apparatus for unidirection solidification of castings
CN101384384A (en) Water-based liquid size containing a seeding agent
JP2008018467A (en) CONTINUOUS CASTING METHOD OF Al-Si-BASED ALUMINUM ALLOY
RU2283368C1 (en) Method of manufacture of cylindrical articles provided with wear-resistant coats
CN109894590A (en) A kind of continuous casting installation for casting and method of major diameter copper alloy tube
US1892044A (en) Method of casting ingots
JP4451798B2 (en) Continuous casting method
CN106735000A (en) The semi-continuous casting device and method of a kind of three layers of cladding ingot casting
CN105665669B (en) The preparation facilities and method of a kind of aluminium alloy compound pipe
RU2338623C1 (en) Method of centrifugal cast of massive bimetallic rollers with solid cross-section
JP2004255422A (en) Apparatus and method for producing solid-liquid metallic slurry
JP2008221311A (en) Method for manufacturing hollow member
SU447216A1 (en) Method of centrifugal casting of cast iron pipes
SU1135541A1 (en) Method of centrifugal casting of steel billet
JPS5919786B2 (en) Method of forming cast overlay reclad material on the outer periphery of base material
JPH01202349A (en) Continuous casting method
UA95580C2 (en) Method of centrifugal casting of multilayer rolls and rollers
SU1696129A1 (en) Method of manufacture of cast-in slabs
JPS6072654A (en) Production of composite metallic pipe
SU1461607A1 (en) Method of induction hard-surfacing
KR20230093823A (en) Apparatus for continuous casting a aluminium alloy billet and manufacturing method thereof
JPH01299744A (en) Method for preventing longitudinal crack on surface of continuous cast slab
JPS59127964A (en) Method and device for stationary casting of roll
SU155431A1 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20101225