RU2472599C1

RU2472599C1 - Method of making castings from leaded bronze

Info

Publication number: RU2472599C1
Application number: RU2011128258/02A
Authority: RU
Inventors: Никита Владимирович Мартюшев
Priority date: 2011-07-07
Filing date: 2011-07-07
Publication date: 2013-01-20

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to metallurgy in casing articles from leaded bronze. Mould made from graphite is heated to 850-950°C in muffle furnace. Mould is withdrawn from furnace to fill leaded bronze melt in mould to be placed in furnace. Furnace is cut off and cooled jointly with casting to room temperature.

EFFECT: homogenised structure over cross-section, higher hardness, spheroidised lead inclusions.

1 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для изготовления мелкогабаритных и среднегабаритных литых изделий на основе свинцовистых бронз.The invention relates to foundry and can be used for the manufacture of small and medium-sized cast products based on lead bronze.

Известен способ получения сферических включений свинца в структуре свинцовистых бронз за счет использования центробежного литья (Новиков А.В. и др. Основы центробежного литья. - М.: Наука и техника. - 1947, с.91-95). Расплав заливается в литейную форму, которой задается вращательное движение. При этом литейная форма, в которую заливается расплавленный металл, изготовлена из металла. Перед заливкой расплава форму подогревают до температуры 50°С. Способ позволяет получать отливки из свинцовистой бронзы с формой свинцовых включений, имеющих гладкую межфазную поверхность.A known method of producing spherical inclusions of lead in the structure of lead bronzes through the use of centrifugal casting (Novikov A.V. et al. Fundamentals of centrifugal casting. - M.: Science and technology. - 1947, p. 91-95). The melt is poured into the mold, which sets the rotational motion. In this case, the mold in which molten metal is poured is made of metal. Before pouring the melt, the mold is heated to a temperature of 50 ° C. The method allows to obtain castings from lead bronze with the form of lead inclusions having a smooth interface.

К недостаткам способа относится то, что получаемая морфология включений свинца значительно отличается от сферической. Это, в свою очередь, не позволит получить высокие прочностные свойства отливки.The disadvantages of the method include the fact that the resulting morphology of lead inclusions is significantly different from spherical. This, in turn, will not allow to obtain high strength properties of the casting.

Известен способ получения отливок из свинцовистых бронз (Мартюшев Н.В., Мельников А.Г., Егоров Ю.П. Способ получения отливок из свинцовистых бронз. Патент №2378405, опубл. 10.01.2010. Бюл. №11). Сущность изобретения заключается в следующем: нанесенный на поверхность литейной формы защитно-разделительный слой препятствует непосредственному контакту расплавленного металла с металлической формой. Нагретая до температуры 280-320°С литейная форма обеспечит значительно менее интенсивный теплоотвод, поэтому залитый металл будет дольше находиться в расплавленном состоянии в литейной форме. В результате в структуре отливки формируются сферические включения свинца, отливка получает повышенные прочностные свойства.A known method for producing castings from lead bronzes (Martyushev N.V., Melnikov A.G., Egorov Yu.P. A method for producing castings from lead bronzes. Patent No. 2378405, publ. 10.01.2010. Bull. No. 11). The invention consists in the following: a protective separation layer applied to the surface of the mold prevents the molten metal from directly contacting the metal mold. A mold that is heated to a temperature of 280-320 ° C will provide a much less intense heat sink, so the cast metal will stay in the molten mold for longer. As a result, spherical inclusions of lead are formed in the structure of the casting, the casting obtains increased strength properties.

К недостаткам способа относится необходимость использования дорогостоящих нанопорошков в составе покрытия. Кроме того, требуется введение еще одной операции по нагреву литейной формы и нанесению покрытия, что также приводит к увеличению затрат на изготовление отливок.The disadvantages of the method include the need to use expensive nanopowders in the coating composition. In addition, it requires the introduction of another operation for heating the mold and coating, which also leads to an increase in the cost of manufacturing castings.

Известен способ получения структуры литых свинцовосодержащих медных сплавов (Мысик Р.К. Структура литых заготовок из свинцовых латуней и механические свойства прутков из этих сплавов // Изв. вузов. Цветная металлургия. - 1995. - №2. - с.35-38). Для повышения прочностных свойства отливок в отливку вводят специальные холодильники с помощью специальной вихреобразующей надставки.A known method of obtaining the structure of cast lead-containing copper alloys (Mysik RK The structure of cast billets of lead brass and the mechanical properties of rods of these alloys // Izv. Universities. Non-ferrous metallurgy. - 1995. - No. 2. - p. 35-38) . To increase the strength properties of the castings, special refrigerators are introduced into the casting using a special eddy-forming extension.

К недостаткам данного способа относится узкая область применения. Способ применяется при литье свинцовосодержащих латуней. Недостатком является и усложнение технологии за счет использования специальной вихреобразующей надставки.The disadvantages of this method include a narrow scope. The method is used when casting lead-containing brass. The disadvantage is the complexity of the technology through the use of a special eddy-forming extension.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ получения равномерной структуры и повышения механических свойств бронз марок БрОС 10-10 и БрОЦС 5-5-5 путем повышения температуры нагрева формы до 600-800°С (Бараданьянц В.Г. Свойства отливок из медных сплавов, изготовленных по выплавляемым моделям // Литейное производство. - 1957. - №5. - С.10-12).Closest to the claimed method is a method for obtaining a uniform structure and increasing the mechanical properties of bronzes of the BrOS 10-10 and BrOCS 5-5-5 grades by increasing the mold heating temperature to 600-800 ° C (Baradanyants V.G. Properties of castings from copper alloys, Lost wax castings // Foundry. - 1957. - No. 5. - S.10-12).

К недостаткам данного способа относится незначительное повышение механических свойств (предел прочности возрастает на 5-10%, твердость падает на 7-11%, относительное удлинение возрастает в 2-2,3 раза). Кроме того, способ применяется при литье в керамические и металлические литейные формы. Литье в металлические литейные формы, нагретые выше 500°С, приводит к высокому проценту бракованных отливок из-за их приваривания к металлу формы. Изготовление литейных форм из керамики является трудоемкой операцией и значительно повышает стоимость получаемых отливок.The disadvantages of this method include a slight increase in mechanical properties (tensile strength increases by 5-10%, hardness drops by 7-11%, elongation increases by 2-2.3 times). In addition, the method is used for casting in ceramic and metal molds. Casting in metal molds heated above 500 ° C leads to a high percentage of defective castings due to their welding to the mold metal. The manufacture of ceramic molds is a time-consuming operation and significantly increases the cost of the resulting castings.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение механических свойств свинцовистых бронз формированием сферических включений свинца в отливке из свинцовистой бронзы.The objective of the proposed technical solution is to increase the mechanical properties of lead bronzes by the formation of spherical inclusions of lead in a cast of lead bronze.

Для достижения указанного технического результата осуществляют нагрев литейной формы, изготовленной из графита, до температуры 850-950°С. Нагрев производят в муфельной печи. В нагретую литейную форму заливают расплав и возвращают в нагретую печь. Охлаждение отливки производят вместе с печью.To achieve the specified technical result, a mold made of graphite is heated to a temperature of 850-950 ° C. Heating is carried out in a muffle furnace. The melt is poured into the heated mold and returned to the heated furnace. The castings are cooled together with the furnace.

Увеличение времени нахождения в расплавленном состоянии заливаемого металла в литейной форме дает длительное охлаждение вместе с нагретой печью.The increase in the time spent in the molten state of the cast metal in the mold gives long-term cooling along with the heated furnace.

Большее время нахождения в форме в расплавленном виде позволяет эффективнее удалить газы из расплавленного металла. Замедление скорости охлаждения приводит к выравниванию структуры по сечению отливки (небольшое отличие в величине зерна у поверхности отливки и в центральной зоне). При этом более длительный процесс кристаллизации сплава приводит к сфероидизации свинцовых включений (см. фиг.1). При разделении жидкой эмульсии свинца и меди на составляющие у свинцовых включений появляется время на образование капельной формы за счет больших сил поверхностного натяжения - 480 мН/м, чем у меди - 135 мН/м.A longer residence time in the molten form allows more efficient removal of gases from the molten metal. Slowing down the cooling rate leads to the alignment of the structure along the cross section of the casting (a slight difference in the grain size at the surface of the casting and in the central zone). Moreover, a longer crystallization process of the alloy leads to spheroidization of lead inclusions (see figure 1). When the liquid emulsion of lead and copper is divided into components, lead inclusions have time for the formation of a droplet form due to the large surface tension forces - 480 mN / m than for copper - 135 mN / m.

Округлая форма свинцовых включений служит меньшим концентратором напряжения в структуре сплава, обеспечивая более высокие механические свойства.The rounded shape of lead inclusions serves as a smaller stress concentrator in the alloy structure, providing higher mechanical properties.

Предварительный подогрев литейной формы до температур ниже 800°С не позволит получить включения свинца сферической формы с гладкой межфазной поверхностью, в результате чего механические свойства отливки получатся ниже. В случае охлаждения отливки в литейной форме на воздухе времени на сфероидизацию свинцовых включений и выравнивание их межфазной поверхности будет недостаточно, что также отрицательно скажется на механических свойствах.Preheating the mold to temperatures below 800 ° C will not allow to obtain inclusions of spherical lead with a smooth interface, as a result of which the mechanical properties of the casting will be lower. In the case of cooling the casting in the mold in air, the time for spheroidization of lead inclusions and alignment of their interface will be insufficient, which will also negatively affect the mechanical properties.

Пример 1.Example 1

Графитовую литейную форму нагревают в муфельной печи до температуры 900°С. Затем форму извлекают из печи и заливают бронзу из ряда свинцовистых бронз марки БрС30. Литейную форму с залитым металлом возвращают в нагретую печь. Печь отключают и охлаждают вместе с отливкой до комнатной температуры. Полученная структура обеспечивает увеличение ударной вязкости на 51%, предела прочности на 74% по сравнению с отливкой, полученной литьем в форму без применения предварительного нагрева и охлаждаемой на воздухе.The graphite mold is heated in a muffle furnace to a temperature of 900 ° C. Then the mold is removed from the furnace and bronze is poured from a number of BrC30 grade lead bronzes. The cast metal mold is returned to the heated furnace. The furnace is turned off and cooled together with the casting to room temperature. The resulting structure provides an increase in impact strength by 51%, tensile strength by 74% compared with casting obtained by injection molding without the use of preheating and cooled in air.

Claims

A method of manufacturing castings from lead bronze with spherical inclusions of lead, characterized in that the mold made of graphite is heated in a muffle furnace to 850-950 ° C, the lead bronze melt is poured into the mold extracted from the furnace, the mold is returned to the furnace, they turn off the furnace and cool the casting together with the furnace to room temperature.