SU1388190A1 - Способ получени износостойкого сло на поверхности отливки - Google Patents

Description

(21)4073614У31 02

(22)02.06.86

(46) 15.04.88.БЮЛ. № 14

(71)Институт проблем лить  АН УССР

(72)Б.А.Кириевский, О.И.Шинский, В.М.Винарский и В.Н.Зоц

(53)621.74.046 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 778926, кл. В 22 D 27/18, 1978.

(54)СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО СЛОЯ НА ПОВЕРХНОСТИ ОТЛИВКИ

(57)Изобретение относитс  к метал лургии и литейному производству, р

частности к созданию износостойких композиционных материалов, эксплуатирующихс  в услови х абразивного,ударг но-абразивного изнашивани . С целью увеличени  толщины износостойкого сло , повышени  его качества и снижени  энергоемкости процесса, износ.остойкий слой формы перед заливкой в нее металла нагревают до 0,6-1,1 температуры солидуса, а в период заливки и кристаллизации металла создают в слое разрежение .величиной 0,05 - 0,09 МПа..

00

00 00

Изобретение относитс  к металлур гии и литейному производству, в том числе к созданию износостойких композиционных материалов, эксплуати рующихс  в услови х абразивного,ударно абразивного изнашивани , например при изготовлении деталей дробеметно го, насосного, горного оборудовани .

Целью изобретени   вл етс  увели- чение толщины износостойкого сло , повьииение его качества и снижение знергоемкости процесса.

Износостойкий слой (элемент) формы перед заливкой в нее металла наг ревают до температуры (0,6-1,1)Т , а в период заливки и кристаллизации металла создают в слое (злементе) разрежение величиной 0,05-0,09 Mlla.

При зтом за счет уменьшени  гради- ента температур в системе жидкий металл - стержень снижаетс  интенсивность теплообмена между заливаемым металлом и стержнем, увеличиваетс  врем  прёбьшани  заливаемого метал- ла в порах стержн  в жидком и жидко- твердом состо нии, что позвол ет заливаемому металлу пройти более длинный путь по капилл рам стержн  и, тем самым, увеличить толщину износо- стойкого сло . За счет разрежени , создаваемого в форме, увеличиваетс  давление на жидкий металл в поровом канале, что ведет к увеличению скорости движени  металла в нем, как следствие, увеличиваетс  путь,пройденный жидким металлом внутри стержн , что дополнительно увеличивает г толщину износостойкого сло .

Кроме того, снижение скорости ох- лаждени  системы расплав-упрочн ющи огнеупорные износостойкие включени  увеличивает длительность физико-химических процессов взаимодействи  между фазами, что ведет к более прочно- му сцеплению основного металла с износостойкими включени ми.

Температуру нагрева стержн  из абразивного материала 0,6-1,1 выбирают из услови  наиболее прочного сцепЛенин зтих включении с основным металлом и увеличени  его толщины.При температуре выше 0,6 происходит полное разложение св зующего. Позтому при заливке расплава газообразные продукты разложени  св зующего не выдел ютс  и позтому не преп тствуют проникновению расплава в поровые каналы стержн .

5

0 5 0 5

0 5

0

е

Нагрев стержн  менее 0,6 Тд малоэффективен . Толщина износостойкого сло  мен етс  незначительно. Температура по толщине стержн  мен етс  по параболическому закону. Поэтому на глубине, соизмеримой с толщиной износостойкого сло , теплообмен между формой и расплавом достаточно интенсивен , к тому же температура нагрева менее.О,6 Тд не обеспечивает разложени  св зующих, поэтому полное разложение св зующего происходит только в процессе заливки расплава . Вьдел ющийс  газообразный продукт преп тствует проникновению расплава в капилл рные каналы стержн , глубина проникновени  расплава в стержень .,и сила сцеп. :они  износостойкого сло  с основным металлом уменьшаетс . Нагрев стержн  свыше 1,1 Тц нецелесообразен, так как трудно осуществим из-за интенсивного теплообмена в форме. И за врем  сборки формы стержень,,нагретый до температуры выше 1,1 Т, остьшает

О

до температуры менее 1,1 Тд. Кроме того, повьш1ение, температуры выше 1,1 Tg увеличивает энергоемкость, трудозатраты процесса и снижает производительность .

Разрежение в износостойком слое (элементе) выбирают из услови  необходимого увеличени  металлостатичес- кого напора путем увеличени  градиента давлени  в форме и износостойком слое и удалени  образующихс  газов в форме и износостойком слое в процессе заливки металла.

Снижение разрежени  в износостойком слое менее 0,05 МПа ведет к уменьшению металлостатического напора металла под слоем и возрастанию газового давлени  в нем. Это снижает скорость движени  металла в прровых каналах сло , как следствие, умень- шает толщину износостойкого сло  на отливке.

Увеличение разрежени  более 0,09 МПа не ведет к увеличению толщины износостойкого сло , так как дальнейшее снижение разрежени  незначительно увеличивает.металлостатичес- кий напор под износостойким слоем, не вызьшает его увеличени  на отливке , а ведет к возрастанию знергети- ческих затрат и снижает производительность процесса.

3

С целью апробации предложенного способа проведены опытные плавки и изготовлены образцы по предложенному способу и способу-прототипу.

Пример, Изготовлены в качес не элементов формы стержни из песка на алюмохромфосфатном св зующем.

Стержни размером 100x50x20 нагревались в отжигательной печи и после нагрева до заданной температуры устанавливались в форму, в которую был вмонтирован вакуумный коллектор Брем  с момента извлечени  нагретог стержн  из печи до момента заливки составл ло 1,0-1,5 мин. После сборки формы создавалось разрежение в коллекторе 0,085 МПа и производилас заливка чугуна (3,5% С; 2,1% Sij 0,7% Мп; 0,15% Сг; 0,03% S; .0,1% Р) при 1300°С. Спуст  2-3 мин после заливки разрежение снималось. Было изготовлено 8 образцов. Стержни нагревались до 600°С (0,5 Тд);

(0,6 Tg); (0,7 TS); 960 С

(0,8 Тд (1.0 ТдЗ; (1,15 Tg),

)i 1080°С (0,9 Тэ); (1,1 Тз);,

1320 С

1200 С 1380 С

в которых создавалось в период заливки разрежение (МПа) 0,045; 0,05; 0,06; 0,07; 0,08; 0,09 0,09 и 0,095 соответственно.

Образцы прототипа изготавливалис аналогичным образом, только устанавливались в форму в хол одном состо нии и разрежение составл ло 8 х X мм рт.ст.

Проведены испытани  полученных образцов на износостойкость, в качестве абразивной среды примен лс  песок .

Расчет относительной износостойкости проводилс  по формуле

с- „ДРп

ЛР

0

где

5 0

5

о

5

0

дР„ - потер  веса прототипа; ЛР - потер  веса материала, полученного по предлагаемому способу. Глубина износостойкого сло  в среднем в 1,5 раза, а относительна  износостойкость в 1,15-1,20 раз выше , чем у прототипа.

По сравнению с известным способом использование предложенного способа позвол ет увеличить величину износостойкого сло  с 4,1 до 4,6-9,6 мм, а износостойкость на 8-21%, а в случае превышени  или занижени  граничных значений выбранных параметров необходима  эффективность не достигаетс .

Энергоемкость процесса по прототипу на 16,4% выше, чем по предложенному способу.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ получени  износостойкого сло  на поверхности отливки, включающий размещение на рабочей поверхности литейной формы сло  обмазки либо вставки из легирующих материалов, заливку расплавленного металла в литейную форму и создание в указанном слое (вставке) разрежени  в период заливки и кристаллизации металла, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  толщины износостойкого сло , повьш1ени  его качества, снижени  энергоемкости процесса, износостойкий слой (вставку) перед заливкой в литейную форму металла нагревают до 0,6 - 1,1 температуры солидуса заливаемого металла, а разрежение поддерживают равным 0,05 - 0,09 МПа.