RU2455103C2 - Способ получения отливок с заданными свойствами требуемых участков поверхности на заданную глубину при литье по газифицируемым моделям, в частности, бурового и режущего инструмента - Google Patents
Способ получения отливок с заданными свойствами требуемых участков поверхности на заданную глубину при литье по газифицируемым моделям, в частности, бурового и режущего инструмента Download PDFInfo
- Publication number
- RU2455103C2 RU2455103C2 RU2010113383/02A RU2010113383A RU2455103C2 RU 2455103 C2 RU2455103 C2 RU 2455103C2 RU 2010113383/02 A RU2010113383/02 A RU 2010113383/02A RU 2010113383 A RU2010113383 A RU 2010113383A RU 2455103 C2 RU2455103 C2 RU 2455103C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drilling
- preset
- cutting tools
- required surface
- model
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000005266 casting Methods 0.000 title claims description 22
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims description 6
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 title claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 7
- 239000012778 molding material Substances 0.000 claims description 4
- 239000004794 expanded polystyrene Substances 0.000 claims description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims 3
- 229920006327 polystyrene foam Polymers 0.000 claims 2
- 238000005056 compaction Methods 0.000 claims 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000003973 paint Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 229920006248 expandable polystyrene Polymers 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 abstract 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 9
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 5
- -1 chromium carbides Chemical class 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000967 As alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области литейного производства. Способ включает изготовление модели из пенополистирола и установку или вклеивание в пазы модели химико-термически обработанные пластины или металлические стержни или иглы толщиной от 0,05 до 3,0 мм. Готовые модели со вставками собирают в модельные блоки, окрашивают газопроницаемой антипригарной краской и сушат. Перед разливкой расплава модельные блоки устанавливают в опоку, засыпают несвязанным формовочным материалом, уплотняют вибрацией, герметизируют и вакуумируют. За счет растворения металлических вставок в расплаве получают отливки с однородным легированным слоем. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для получения отливок с заданными свойствами требуемых участков поверхности на заданную глубину при литье по газифицируемым моделям, в частности бурового и режущего инструмента.
Известен способ получения стали с заданными свойствами путем добавления ферросплавов в индукционную печь при выплавке стали, А.С. №1364644.
Недостатком данного способа является значительный расход ферросплавов, поскольку легирование производят во всем объеме расплава.
Из уровня техники известен способ получения конструкционной цементирующей стали для изготовления лап и шарошек буровых долот, А.С. №1323607.
Недостатком данного способа является низкая эффективность изготовленного бурового инструмента.
Наиболее близким по технической сущности является способ получения отливок, при котором установка твердосплавных пластин в газифицируемую модель осуществляется путем их вклеивания (RU 2219015 C1, B22D 19/06, 20.12.2003).
Недостатком данного способа является получение отливок, в которых твердосплавные пластины оказываются только механически фиксированными без физико-химического взаимодействия с расплавом, что приводит к неэффективности отливок в работе.
Задачей изобретения является изготовление более эффективного в работе бурового и режущего инструмента и получение отливок с заданными свойствами требуемых участков поверхности на заданную глубину при литье по газифицируемым моделям.
Поставленная задача решается тем, что для придания заданных свойств требуемым участкам поверхности отливки на заданную глубину до 20 мм, не снижая пластичности и ударной вязкости материала, в модель из пенополистирола устанавливают тонкие металлические пластины после химико-термической обработки, толщиной от 0,05 до 3 мм, с постоянным или переменным шагом в зависимости от условий работы деталей. Металлические тонкие пластины содержат максимальное количество необходимых для придания заданных свойств фаз - боридов железа, карбидов хрома, нитридов титана, хрома, циркония и т.п. Насыщение металлических пластин осуществляют по средствам химико-термической обработки любыми известными способами - цементация, азотирование, борирование, хромирование, силицирование, алитирование и т.п. Исходя из сложности деталей, тонкие металлические пластины могут быть заменены металлическими стержнями или заточенными иглами диаметром от 0,05 до 3 мм, имеющими аналогичный состав, которые втыкают в требуемые участки поверхности на заданную глубину в несколько рядов в шахматном порядке. При заливке моделей происходит растворение (частичное или полное) металлических пластин или игл в расплаве. Кроме того, протекают также и процессы физико-химического взаимодействия металлических пластин с расплавом, что приводит к получению однородного легированного слоя за счет процессов диффузии и массопереноса на заданную глубину.
Готовые модели с вставленными пластинами или иглами собирают в модельные блоки, окрашивают газопроницаемой антипригарной краской и сушат. Перед разливкой расплава модельные блоки устанавливают в опоку, засыпают несвязанным формовочным материалом (песком), уплотняют вибрацией, герметизируют и вакуумируют.
Расплав имеет достаточную температуру при заливке и кристаллизации, что способствует диффузионному распределению фаз - боридов железа, карбидов хрома, нитридов титана, хрома, циркония и т.п. из тонких металлических пластин или игл в расплав, что обеспечивает получение заданных свойств требуемых участков поверхности отливки на заданную глубину до 20 мм, не снижая пластичности и ударной вязкости материала. В качестве расплава могут быть использованы стали с высоким и низким содержанием углерода, а также легированные стали.
Для подтверждения получения отливок с заданными свойствами требуемых участков на заданную глубину были отлиты рабочие колеса кавитационной установки из стали 12Х18Н10Т. Наибольший износ при кавитационных процессах испытывают грани перекрывающихся лопаток, поэтому в модель из пенополистирола в рабочую поверхность лопаток установили вставки из стальных пластин толщиной 0,2 мм и иглы диаметром 1,0 мм после цементации с шагом 0,5-0,7 мм и глубиной 10 мм. Пластины и иглы вставляли с переменным шагом в зависимости от загруженности данной зоны рабочего колеса, т.е. шаг пластин и игл увеличивается по мере приближения к центру лопатки от 0,5-0,7 до 5-6 мм. Готовые модели с вставленными пластинами собирают в модельные блоки, окрашивают газопроницаемой антипригарной краской и сушат. Далее модельные блоки устанавливают в опоку, засыпают несвязанным формовочным материалом (песком), уплотняют вибрацией, герметизируют, вакуумируют и заливают расплав. При заливке моделей тонкие стальные пластины и иглы распределились в основном металле за счет процессов растворения, диффузии и массопереноса. Твердость полученного слоя отливки составила 54-58 HRC, глубина - 10-12 мм. Твердость тела отливки составила 18-24 HRC. Повышенная твердость требуемых участков отливки объясняется высоким содержанием углерода С - 1,98-2,10% (по данным химического анализа), который равномерно распределился из цементированных стальных пластин в объем металла на заданную глубину - 10-12 мм.
Также были изготовлены отливки из стали 45 с вставленными стальными пластинами после борирования, твердостью 71÷72 HRC. Металлографические исследования легированного слоя в отливке показали наличие слоя глубиной 8 мм, имеющего отличную от основного металла структуру и твердость (твердость легированного слоя составила 68÷69 HRC, тогда как твердость основного металла находится в пределах 46÷48 HRC). Фазовый анализ легированного слоя показал наличие в нем боридов железа, которые и привели к увеличению твердости. Получение равномерного легированного слоя заданной глубины и состава свидетельствует о растворении пластин в расплаве, а данные фазового анализа говорят о физико-химическом взаимодействии борированных пластин и расплава.
Claims (4)
1. Способ получения отливок с заданными свойствами требуемых участков поверхности на заданную глубину при литье по газифицируемым моделям, в частности, бурового и режущего инструмента, включающий изготовление моделей из пенополистирола, размещение модельного блока в опоке, заполнение его несвязанным формовочным материалом и уплотнение вибрацией, герметизацию и вакуумирование опоки с последующей заливкой металла, отличающийся тем, что в пазы в модели из пенополистирола устанавливают химико-термически обработанные пластины толщиной от 0,05 до 3,0 мм.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что химико-термически обработанные металлические пластины устанавливают в модель с постоянным или переменным шагом от 0,5 до 25 мм.
3. Способ получения отливок с заданными свойствами требуемых участков поверхности на заданную глубину при литье по газифицируемым моделям, в частности, бурового и режущего инструмента, включающий изготовление моделей из пенополистирола, размещение модельного блока в опоке, заполнение его несвязанным формовочным материалом и уплотнение вибрацией, герметизацию и вакуумирование опоки с последующей заливкой металла, отличающийся тем, что в модель из пенополистирола втыкают химико-термически обработанные металлические стержни или иглы диаметром от 0,05 до 3,0 мм в несколько рядов в шахматном порядке.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что химико-термически обработанные металлические стержни или иглы втыкают в модель с постоянным или переменным шагом от 0,5 до 25 мм.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010113383/02A RU2455103C2 (ru) | 2010-04-06 | 2010-04-06 | Способ получения отливок с заданными свойствами требуемых участков поверхности на заданную глубину при литье по газифицируемым моделям, в частности, бурового и режущего инструмента |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010113383/02A RU2455103C2 (ru) | 2010-04-06 | 2010-04-06 | Способ получения отливок с заданными свойствами требуемых участков поверхности на заданную глубину при литье по газифицируемым моделям, в частности, бурового и режущего инструмента |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010113383A RU2010113383A (ru) | 2011-10-20 |
| RU2455103C2 true RU2455103C2 (ru) | 2012-07-10 |
Family
ID=44998612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010113383/02A RU2455103C2 (ru) | 2010-04-06 | 2010-04-06 | Способ получения отливок с заданными свойствами требуемых участков поверхности на заданную глубину при литье по газифицируемым моделям, в частности, бурового и режущего инструмента |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2455103C2 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2620422C2 (ru) * | 2015-10-19 | 2017-05-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные технологии" | Способ изготовления моделей из пенополистирола для получения композиционных отливок методом литья по газифицируемым моделям |
| RU2649600C2 (ru) * | 2016-06-14 | 2018-04-04 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук | Способ получения отливок из железоуглеродистых сплавов с легированным поверхностным слоем, содержащим карбид титана |
| RU2660446C2 (ru) * | 2016-10-28 | 2018-07-06 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук | Способ поверхностного легирования отливок из металлических сплавов на заданную глубину |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2663445C1 (ru) * | 2017-07-05 | 2018-08-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Курганский государственный университет" | Способ получения композиционных изделий литьем по газифицируемым моделям |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1009122A (en) * | 1963-03-13 | 1965-11-03 | Standard Pressed Steel Co | Improvements in and relating to a method of producing tools for working metals |
| US4872500A (en) * | 1985-10-12 | 1989-10-10 | Donald Duffey | Method of manufacturing a tool |
| SU1792351A3 (ru) * | 1990-06-11 | 1993-01-30 | Pиhбepг Изopий Pуbиhobич | Способ изготовления выплавляемой или газифицируемой модели, армированной вставками |
| DE4424853A1 (de) * | 1994-07-14 | 1996-01-18 | Verschleis Technik Dr Ing Hans | Verfahren zur Herstellung eines zumindest bereichsweise durch eingegossene Hartstoffteilchen verschleißbeständigen Werkzeuges sowie Mischerschaufel, hergestellt nach diesem Verfahren |
| RU2219015C1 (ru) * | 2002-04-19 | 2003-12-20 | ОАО "Волгабурмаш" | Способ изготовления шарошки одношарошечного долота |
| EP1955797A1 (en) * | 2005-12-02 | 2008-08-13 | UNITAC, Incorporated | Gun drill |
-
2010
- 2010-04-06 RU RU2010113383/02A patent/RU2455103C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1009122A (en) * | 1963-03-13 | 1965-11-03 | Standard Pressed Steel Co | Improvements in and relating to a method of producing tools for working metals |
| US4872500A (en) * | 1985-10-12 | 1989-10-10 | Donald Duffey | Method of manufacturing a tool |
| SU1792351A3 (ru) * | 1990-06-11 | 1993-01-30 | Pиhбepг Изopий Pуbиhobич | Способ изготовления выплавляемой или газифицируемой модели, армированной вставками |
| DE4424853A1 (de) * | 1994-07-14 | 1996-01-18 | Verschleis Technik Dr Ing Hans | Verfahren zur Herstellung eines zumindest bereichsweise durch eingegossene Hartstoffteilchen verschleißbeständigen Werkzeuges sowie Mischerschaufel, hergestellt nach diesem Verfahren |
| RU2219015C1 (ru) * | 2002-04-19 | 2003-12-20 | ОАО "Волгабурмаш" | Способ изготовления шарошки одношарошечного долота |
| EP1955797A1 (en) * | 2005-12-02 | 2008-08-13 | UNITAC, Incorporated | Gun drill |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2620422C2 (ru) * | 2015-10-19 | 2017-05-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные технологии" | Способ изготовления моделей из пенополистирола для получения композиционных отливок методом литья по газифицируемым моделям |
| RU2649600C2 (ru) * | 2016-06-14 | 2018-04-04 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук | Способ получения отливок из железоуглеродистых сплавов с легированным поверхностным слоем, содержащим карбид титана |
| RU2660446C2 (ru) * | 2016-10-28 | 2018-07-06 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук | Способ поверхностного легирования отливок из металлических сплавов на заданную глубину |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010113383A (ru) | 2011-10-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102489686B (zh) | 消失模铸造陶瓷颗粒增强钢铁基复合材料的制备方法 | |
| RU2391177C2 (ru) | Способ модифицирования поверхности отливок | |
| RU2455103C2 (ru) | Способ получения отливок с заданными свойствами требуемых участков поверхности на заданную глубину при литье по газифицируемым моделям, в частности, бурового и режущего инструмента | |
| RU2011131689A (ru) | Формование буровых долот с использованием методов пропитки | |
| RU2427442C1 (ru) | Способ введения модификаторов и легирующих добавок при литье по газифицируемым моделям | |
| CA3133871C (en) | Composite material based on alloys, manufactured in situ, reinforced with tungsten carbide, and processes for its production | |
| CN101837444A (zh) | 一种高锰钢基SiC陶瓷颗粒复合材料的制备方法 | |
| CN104174819B (zh) | 一种海洋平台爬升机三级行星架的铸造工艺 | |
| CN105108098B (zh) | 常压下离心铸造高氮奥氏体不锈钢钢管的工艺 | |
| RU2510304C2 (ru) | Способ изготовления моделей из пенополистирола для получения композиционных отливок | |
| RU2473411C1 (ru) | Способ получения отливок с заданными свойствами требуемых участков поверхности заданной глубины литьем по газифицируемым моделям | |
| JP4636395B1 (ja) | 片状黒鉛鋳鉄の製造方法 | |
| CN102921923A (zh) | 制备TiC+Al2O3颗粒增强钢基表面复合挖掘机铲齿的方法 | |
| CN104174820A (zh) | 一种海洋平台爬升机二级行星架的铸造工艺 | |
| RU2581336C1 (ru) | Способ легирования поверхности отливок из железоуглеродистых сплавов | |
| KR100925973B1 (ko) | 유기의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 유기 | |
| RU2612864C1 (ru) | Способ легирования поверхности отливок из железоуглеродистых сплавов | |
| US8136571B2 (en) | Carbidic outer edge ductile iron product, and as cast surface alloying process | |
| CN106363154B (zh) | 一种破碎锤头的制备方法以及破碎锤头 | |
| RU2660446C2 (ru) | Способ поверхностного легирования отливок из металлических сплавов на заданную глубину | |
| RU2427444C1 (ru) | Способ получения заготовок поршневых колец и гильз цилиндров | |
| CN101406943A (zh) | 一种原位生成碳化铬的球墨铸铁基复合材料制备方法 | |
| RU2514250C1 (ru) | Способ получения композиционных отливок методом литья по газифицируемым моделям | |
| RU2612476C1 (ru) | Способ легирования поверхности отливок из железоуглеродистых сплавов | |
| RU2475331C2 (ru) | Способ легирования поверхности металлических изделий |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140407 |