SU679313A1 - Способ получени отливок - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК

Изобретение относитс  к литейному производству, преимущественно к изготовлению деталей металлургического оборудовани , и может быть использовано при изготовлении отливок подвергающихс  воздействию термоцик лических и механических нагрузок, например мульды мартеновских печей. Технологи  получени  таких отливок предусматривает изготовление фо кы и заливку в нее чугунного распла ва, например стал::. В последнее вре м  с целью устранени  литейных дефектов усадочного происхождени  и повышени  механических свойств меТс1лла при заливке непосредственно в форму ввод т микрохолодильнйки - стальную или чугунную дробь 1. Отливки, получаел«ые суспензионными методами с вводом в жидкий металл микрохолодильников с соблюдением требований чистоты к их поверх ности от окислов, характеризуютс  повышенными механическими и служебными свойствами в св зи с благопри тным вли нием микрохолодильников на процесс кристаллизации расплава. Поэтому известный способ получени  отливок преобретает в последнее вре м  все большее распространение. Спо соб получени  отливок с вводом в расплав микрохолодильников - железного порошка, например, марок ПЖ-1К, ПЖ-2К или металлической восстановленной дроби со свободной от окислов поверхностью, позвол ют получать качественную структуру металла и механические свойства, приближающиес  к свойствам деформируемого металла. Несмотр  на это повысить длительность эксплуатации отливок, работающих в услови х теплосмен, не удаетс . Известен способ получени  стальных отливок с вводом при заливке форм железного порошка ПЖ-2К 2. При этом достигаетс  увеличение плотности отливок, приближающейс  к значению этого показател  дл  поковок и проката. Однако суспензионный способ получени  отливок, один из объемов ко-торых в процессе эксплуатации подвергаетс  циклическим нагревам и последующим охлаждени м, а другой - механическим воздействи м, не обеспечивает существенного повышени  срока службы отливок. Как правило, объемы деталей, подвергающиес  значительным механичесИМ нагрузкам, конструктивно выпол ютс  достаточно массивными, с больим запасом прочности, в то врем  ак дл  объемов, работающих в услои х теплосмен, это противопоказано.

В процессе теплосмен в св зи с ольшими градиентами циклических емператур в объеме детали возникают ермические напр жени , привод щие короблению, образованию трещин и альнейшему интенсивному их развитию о браковочных пределов. Термические апр жени , превьвиающие пределы прочности материала, ускор ют разрушение детг1ли. Наиболее чувствительными к разрушению  вл ютс  границы сопр жени  массивных и тонкостенных объемов деталей (в этих участках воздействуют на материал не только термические и механические напр жени  каждый в отдельности, но и совместно ) . Несмотр  на высокие качество металла, достигаемое вводом микрохолодильников со свободной от окислов поверхностью, трещины термического характера на упом нутой границе зарождаютс  и распростран ютс  вглубь материала почти с такой же скоростью, как и в металле без ввода микрохолодильников. Основной причиной такого поведени  материала  вл етс  сохранение на том же уровне значений теплопроводности и коэффициента линейного расширени  материала и, соответственно, уровн  действующих термических напр жений. В этих услови х возникающие термические трещины,  вл ющиес  надрезами - концентраторами напр жений и интенсивно развивающиес  до браковочных пределов, быстро привод т к выходу из стро  деталей.

Целью изобретени   вл етс  повышение срока, службы отливок за счет уменьшени  температуры, возникающей в процессе теплового воздействи  при эксплуатации на границе сопр жени  объема, подвергающегос  воздействию теплосмен, с объемом, подвергаюйдамс  воздействию механических нагрузок . Поставленна  цель достигаетс  тем, что на микрохолодильники предварительно нанос т пленку толщиной 0,005-0,1 мм из материала, разлагающегос  при взаимодействии с зашиваемым сплавом с выделением углекислого газа, азота или хлора,например из окислов железа. Пленка, соприкаса сь с жидким металлом, разлагаетс  и приводит к образованию  чеек - газовых пустот требуемого размера, равномерно распредел ющихс  в объеме. В участках отливки с тонкой стенкой меташл в форме быстро затвердевает и образующиес  газовые  чейки-пустоты фиксируютс . В толстостенных участках металл длительное врем  находитс  в жидком со .сто нии, и газы в значительном количестве успевают выделитьс , в результате чего металл в основной своей массе затвердевает монолитным.

Таким образом, металл тонкостенных участков детали, подвергающейс  воздействию теплосмен, затвердевает с наличием газовых  чеек-пустот. Поскольку теплопроводность такого металла значительно ниже, чем сплошнолитого , то на границу сопр жени  объемов тонкостенного участка с толстостенным теплопередача резко уменьшаетс , что ведет к сохранению повышенных прочностных характеристик металла . При этом создаютс  благопри тные услови  дл  снижени  скорости зарождени  и роста трещин, замедл етс  разрушение материала и, соответственно , длительность эксплуатации деталей возрастает.

В опытном производстве института проблем лить  Ml УССР изготовл ют заготовки диаметром 110 и высотой 160 мм (без учета высоты прибыли)из стали марки 35Л. При изготовлении отливок с исходным металлом в процессе заливки формы ввод т микрохолодильники из той же стали с очищенной поверхностью гранул от окислов железа методом восстановлени ,а при изготовлении опытных - с предварительно нанесенной пленкой окислов железа толщиной до 0,05-0,08 мм. Пленку окислов железа нанос т за счет коррозии материала микрохолодильников , помещенных в емкость с повышенной влажностью. Количество вводикых холодильников составл ет 3% от веса металла в форме, размер гранул 0,5-3 мм.

Из металла отливок изготовл ют образцы в виде стержней диаметром 10 и высотой 150 мм. Один из концов образцов нагревают в шахтной электрической печи с температурой в шахте 1000°С и одновременно измер ют температуру концов образцов потенциометром с точностью ±5%. На поверхност х нагреваемого и противоположного концов образцов монтируют (приваривают) термопары из термоэлектродной проволоки диаметром 0,2 мм хромель-алюмель.

Проведенный эксперимент показывает , что температура на поверхности образца, отлитого по предлагаемому способу, почти на 100°С меньше известного. Соответственные значени  температур в сравнительном замере (при выдержке нагреваемого торца в печи в течение 180 с) составл ет 830 с опытного металла, 917°С известного металла. Это обусловлено уменьшением эффективного коэффициента теплопроводности металла . Последний может быть оценен по следующей формуле и в каждом конкретном случае зависит от разме