SU692691A1 - Способ получени отливок - Google Patents

Description

1 .

Изобретение относитс  к области /1итейного производства, преимущественно к изготовлению деталей металлургического оборудовани , и может быть использовано при изготовлении отливков,,подвергающихс  воздействию термоциклических и механических нагрузок , например, мульдаа мартеновских печей.

Технологи  получени  таких отливок предусматривает изготовление формы и заливку is нее расплава, например стали. В последнее врем  с целью устранени  литейных дефектов усадочного происхождени  и повылени  механических свойств металла при заливке непосредственно в ввод т микрохолодильники - стальную или чугунную дробь (1.

Отливки, получаемые суспензионным методом (с вводом в жидкий металл микрохолодильников с соблюдением требований чистоты их поверхности от окислов), характеризуютс  повыиенными механическими свойствами в св зи с благопри тным вли нием шикрохолсдильников на процесс кристаллизации расплава). Способ получени  отливок с вводом в расплав микрохолодильников - железного порс ика , например, марок ПЖ-1К, ПЖ-2К, или металлической восстановленной дроби со свободной от окислов поверхностью , позвол ет получать качественную структуру металла с меха- нйческими свойствами, приближающимис  к свойствам деформируемого металла . Несмотр  на это повысить длительность эксплуатации отливок, ра0 ботающих в услови х теплосмен, не удаетс .

Известен также способ получени  стальных отливок с вводом или заливке форме железного порошка

5 ПЖ-:2К 2 . При этом достигаетс  . увеличение плотности отливок, приближак )щейс  к значению этого показател  дл  поковок ипроката.

Однако суспензионный способ полу0 чени  отливок, один из объемов которых в процессе эксплуатации подвергаетс  циклическим нагревам и последующим охлаждени м, а другой - механическим воздействи м, не обеспе5 чивает повышени  долговечности отЛивок .

Claims (2)

1. Как правило, объемы деталей, подвергающиес  значительным механическим нагрузкам, конструктивно выполн ютс  достаточно массивными, с ъ.ольшим запасом прочности, в то врем  как дл  объемов, работаймих в услови х теплоомен, это  вл етс  про Ивопокаэ анным . :-- В процессе теплосмен в св зи с большими градйентаШ циклических температур в объеме детали возникают термические напр жени , привод щие к короблению, образованию трещин и дальнейшему интенсивному их развитию до браковочных пределов Термические напр жени , превышающие пределы прочностиматериала, ускор ют разрушение детали. Наиболее чувствительными к раэ;рушению  вл к5тс  гранйцнг е&пр жеЖк  массивных и тонкостенных объемов деталей (в этих участках на материал воздействуют не только термические и г ехайические кгаЩзгШШш  ка одае 1й6тдёл ьЙости, но h совместно). Несмотр  на высокое качество металла, достигаемое вводом микрохолодильников со свободной от окислив по зёрхностью, трещины . термическ ого характера на упом нутой границе зарождаютс  и pacnpoCJTран ютс  вглубь материала почти с такой же скоростью, как ив металле без ввода микрохолодильников, Основ ной причиной такого поведени  материала Явл етс  сохранение на том же Уровнё значёний тепл6п;Е ов6дности и коэффициента линейногЬ рЖ аЁЩэШйий материала и соответственно уровн  действующих термических напр жений. В этих услови х возникающие термические трещины,  вл ющиес  надрезами - концёнтрагбрййй напр жений и интенсивно развивающиес  до браковочных пределов, быстро вйвой т деталь, из стро . Целью изобретени   вл етс  повышение срока службы; отливрк за счет y фньulёнй тёмпёjpa.тypы, возникающей в процессе теплового воздействи  пр эксплуата1щи на границе сопр жени  объёма, подвергающегос  .воздействию теплосмен, с объемом, подвергающимс  воздействию механических нагрузок .-,--:.- -. - --; - --- : /- :: Поставленна  цель Достигаетс  те ЧТО используют микрохолоДйЛ&йй кй с .внутренними пустотами,, заполненными инертным или восстановительным гаэом . Эти микрохолодильники при ввод в жидкий металл расплавл ютс , а Со держащийс  в их пустотах инертньгй и восстановительный газ уноситс  жидким металлом в форму. Поскольк у мик рохолодильники ввод тс  в жидкий ме талл равномерно, это приводит к рав номернетлу распределению в жи;1кс и ме талле газовых объёмов- чеек, заполненных инертным или восстановительH№ii . В участках отливки с тон кой стенкой металл в форме быстро затвердевает и образукодиёс  газовые  чейки-пустоты фиксируютс . В толст стенных участках металл длительное врем  находитс  в жидком состо 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 пустот- чеек. Поскольку теплопроводность такого м«талла значйтё /1ьно ниже, чем сплошнолитого , то на границу сопр жени  объемов тонкостенного участка с толстостенным теплопередача резко уменьшаетс , что, в свою очеуедь, ведет к сохранению повышенных прочностных характеристик металла. При этом создаютс  благопри тные услоВИЯ дл  снижени  скорости зарождени  и роста трещин, замедл етс  разрушение металла и, соответственно, длительность эксплуатации деталей возрастает. Пример . Изготовл ют заготовки толщиной 30 мм, шириной 100 мм и высотой 160 мм (без учета высоты прибыли) из стали.марки 35 Л, При изготовлении ртливков в процессе заливки формы вводили микрохоподильники без наличи  в них пустот, а при изготовлении опытных - с наличием в мйкрбхолбдйльниках пустот, заполненных иглертным газом (аргоном). Поверхность микрохолодильников очищали от окислов методом восстановлени . Количество вводимых микрохолодильников - 3,5% от веса металла в форме, размер гранул микрохолодильников без пустот 0,5-3 мм, с пустотами - 4-5мм. Пустоты в микрохолодильниках получали в процессе распылени  жидкой стали - крупные гранулы микрохолодильников , как правило, при распылении образуютс  пустотелыми с наличием в пустотах инертного или .восстановительйого газа, примен емого при распылении жидкой стали. Из металла отливрк.изготовл ли образцы в видестержней 10 мм и высотой 150 мм. Один из концов образцов нагревали в шахтной электрической печи с температурой в шахте 1000 С и одновременно измер ли температуру концов образцов потенциометром -с точностью +5%. На поверхност х нагреваемого и прртивоположного концов монтировали (приваривали) термопары из термоэлектродной проволоки 6,2 мм хромель-алюмель. Проведенный эксперимент показал, что температура на поверхности образца , отлитого по предлагаемому способу почти ,на 100° меньше, чем в сравнит ельнрм мётапле, Сортветствёййй : значени  температур в сравнительнс ч замере (при вьщержке нагреBqieMoro торца в печи в течение 180 с) составили 840°С и 921С. Это обусл лено уменьшением эффективного коэффициента теплопроводности металла. Последний может быть оценен по сле дующей формуле и в каждом конкретно случае зависит от размера , их равномерности и частоты распределе ни ; . а--ЛС9-п5,к)г градиент температуры; ХА- коэффициент теплопровод ности ; число  чеек; коэффициент равномерност распределени   чеек; площсщь сечени  тела; усредненна  площадь  чее Естественно, что значени Cg при t 840°С и 3щ при t 921° С существенно различны. Например, дл  840°С стали СтЗОЛ (0,26% С) . 8 составл ет 6,7 кг/мм,а прк (Зъ t - 4,3 кг/мм . Естественно что исследуема  способность метешла в зоне соеданени  объема теплосмен и объема механического нагружени  в случае использовани  опытного металла будет почти в 1,6 раза выше, что и предопредел ет повышенную дол говечность работы отливки в целом. Как сказано въ ае, размеры  чеек Хпустот) должны быть строго определенными , равномерно распределенными в объеме, Величина  чейки газового пузыр  обусловлена комплексом факторов к основным из которых следует отнести температуру заливаемого металла , особенности затвердевани  его, а также количество вводимых микрохолодильников с газовыми пустотами . Наиболее благопри тные услови  дл ,сохранени  введенных в жидки.й металл объемов газа создаютс  при невысоких перегревах жидкого металла над ликвидусом (50-60°С) а также при ускоренной кристаллизации жидкого металла, что имеет место в песчаной форме при наличии тонких стенок в отливке. Чем больше перегрев жидкого металла и больше масса металла, тем больше времени металл находитс  в жидком соето нии благодар  чему вводимый газ успевает выделитьс . Повышение количества вводимых микрохолодильников с газовыми пустотами ведет к увеличению количества га,зовых пустот в металле. Использование предложенного способа получени  отливок7 объемы которых каждый в отдельности в процессе э ссплуатации подвергаетс  воздейст-. Ёию циклических односторонних нагревов-охлаждений и механическим нагрузкам обеспечит по сравнению с известньйи способами следующие преимущества: снизит теплопередачу к границе сопр жени  объемов с различным характером воздействи , уменьшит температуру в sTcav участке и соответственно снизит температурные напр жени , а также совместное действие температурных и механических напр жений. Экономический эффект по металлургическому заводу им. Ильича (г. Жданов ) составл ет 100 тыс.-руб. Формула изобретени  Способ получени  отливок, включающий заливку в литейную форму жидкого сплава и введение в него микрохолодильников , отличающ и и с   тем, что, с целью noBbaiJ,eни  срока службы отливок в услови х переменных тепловых нагрузок, микрохолодильники используют с внутренними пустотами, заполненными Инертньм или восстановительным газом. Источники информации, прин тые во внимание при экспертиз.е 1.Рыжиков А.А, Гаврилин И. В. Расчет и применение суспензионной разливки, Литейное производство , 1970 8, с. 11.
2. 2.Светлова П. Н. и др. Свойства стальных отливок при суспензионном методе лить  Сб. Литейные свойства сплавов, ИПЛ АН УССР, К., 1972, с. 136-137.