SU757249A1

SU757249A1 - Способ изготовления биметаллических отливок i

Info

Publication number: SU757249A1
Application number: SU782633717A
Authority: SU
Inventors: Aleksandr Lejkin; Nina M Goryushkina; Viktor M Chursin; Boris V Linchevskij; Nikolaj A Stepanov
Original assignee: Aleksandr Lejkin; Nina M Goryushkina; Viktor M Chursin; Boris V Linchevskij; Nikolaj A Stepanov
Priority date: 1978-06-23
Filing date: 1978-06-23
Publication date: 1980-08-23

Description

Изобретение относится к литейному производству, в частности к изготовлению биметаллических отливок.

В современных гидронасосах и моторах,

работающих при давлении до 350 кг/см², необходимо применение биметаллических бло- 5

ков цилиндров, которые должны быть изготовлены с рабочим торцом из антифрикционной бронзы в сочетании со.стальными поршневыми цилиндрами высокой твердости. Известные способы получения биметаллических деталей типа блока цилиндров весьма ¹⁰трудоемки и не обеспечивают достаточного качества наплавляемой высокооловянистой бронзы.

Известен способ получения биметаллических отливок наплавкой путем совмещения за- ₁₅калки стальной части детали с охлаждением после проведения наплавки. При этом способе блок помещают в стальную чашку, в которую предварительно закладывают диск из бронзы ОСН 10-2-3. Для питания рабочего слоя блока в центральный цилиндр закла- 20 дывают прибыль из этой же бронзы. Наплавку проводят в печи при температуре 1 ЮО ± 10°С. Охлаждение после наплавки

2

ведут путем погружения сборки в воду на глубину, не превышающую 1/3 толщины брон зового слоя на торце блока [1].

Однако при изготовлении блоков указанным способом в поршневые цилиндры попадает бронза которую необходимо удалять последующей механической обработкой, что является достаточно сложной операцией, так как стальная поверхность цилиндров имеет твердость 60 НКС, а диаметр цилиндров на отдельных блоках менее 10 мм. Помимо этого при таком способе производят «потолочную» наплавку бронзы на сталь, что затрудняет получение плотного бронзового слоя, при этом на рабочем торце детали наблюдаются отдельные раковины (до 5 штук) с диаметром до 2 мм. Брак по указанному дефекту составляет 25—30%.

Цель изобретения — повышение плотности высокооловянносвинцовистой бронзы.

Поставленная цель достигается путем

плавки бронзы и формообразования слоя

сталь-бронза непосредственно в стальной

части блока при верхнем расположении торцового рабочего слоя бронзы относительно

757249

стального блока, при этом цилиндры соединяют с торцом блока.

В отличие от известного способа, для исключения попадания расплавленной бронзы в цилиндры блока, последние герметизируют специальной огнеупорной формовочной смесью. Кроме того, с целью получения изделия с плотным слоем высокооловянносвинцовистой бронзы ОСН 10-2-3 его кристаллизацию в спокойной форме (блоке) осуществляют направленным затвердеванием путем охлаждения стальной части блока снизу таким образом, чтобы скорость охлаждения на границе сталь-бронза была в пределах 120—360°С/мин, а скорость охлаждения поверхностного слоя наплавляемого металла была бы ниже, чем скорость охлаждения на границе сталь-бронза, находилась в пределах 100—260°С/мин.

При таком способе пределы скорости охлаждения на границе сталь-бронза лимитируются с одной стороны прочностью огнеупорной формовочной смеси, которой герметизируют поршневые цилиндры блока (максимальная скорость), а с другой стороны — скоростью охлаждения на спокойном воздухе поверхностного слоя наплавляемой под засыпкой карбюризатора бронзы (минимальная скорость), причем для блоков небольшого размера (с наружным .диаметром 40 мм) разница между минимальной скоростью охлаждения на границе сталь-бронза и скоростью охлаждения поверхностного слоя наплавляемого металла может быть небольшая (20°С/мин). Для блоков с наружным диаметром выше 80 мм эта разница должна составлять 100—180°С/мин.

На чертеже изображена схема охлаждения и сборки блока перед наплавкой.

Пример. Для проведения наплавки блока с наружным диаметром 80 мм в цилиндры блока запрессовывают огнеупорную смесь на основе глины-марганца-стекла-графитапеска. Высота слоя огнеупорной смеси в цилиндрах блока составляет около 1/3 диаметра цилиндра; для данного блока — около 6 мм. После запрессовки, для удаления влаги- из смеси, блоки помещают в печь при температуре 80—90°С и нагревают со скоростью 100—150°С/ч до 230—250°С. После выдержки при температуре 230—250°С в течение 15 мин блоки выгружают из печи и охлаждают на воздухе до комнатной температуры. Затем на соединяемые поверхности бронзы и стали наносят слой спиртовой суспензии флюса 200 (на 3 вес. ч. спирта —

1 ч. флюса).

На чертеже изображена сх^ма сборки блока перед накладкой.

В чашку блока 1, с. герметизированными смесью 2 цилиндрами, помещают бронзовый диск 3. Сверху на блок надевают технологическую крышку 4 или же до краев чашки блока насыпают отработанный карбюризатор. Подготовленную таким образом сборку загружают в печь с защитной атмосферой при температуре 1080 ± 20°С. После расплавления бронзы сборку выгружают из печи и помещают для охлаждения на приспособление. Охлаждение ведут сжатым воздухом при давлении 1 —1,5 кг/см². При этом охлаждение биметалла с расплавленной бронзой совмещают с закалкой стальной части блока на твердость 56-62 ИКС. Скорость охлаждения стальной части блока и бронзы на границе со сталью в интервале температур 1100—800°С (до окончания процесса кристаллизации бронзы) составляет 300°С/мин, а скорость охлаждения поверхностного слоя бронзы составляет 120°С/мин. Различие скоростей охлаждения в слое расплавленной бронзы, достигаемое путем засыпки сверху до краев чашки блока отработанного карбюризатора и продувки снизу через поршневые цилиндры сжатого воздуха, создает условия для направленной кристаллизации, в результате которой получают качественный, плотный слой наплавленного металла. При данном способе общая пористость не превышает 2 пор на 1 см² поверхности с диаметром пор до 0,1 мм. При этом все контролируемые параметры такие же, как и в аналоге (ИКС 56-62, -с_Ср>18 кг/мм², содержание железа в бронзе после наплавки до 3,5%).

Использование предлагаемого способа изготовления биметаллических блоков цилиндров обеспечивает по сравнению с существующими способами повышение плотности бронзового слоя; исключение удаления бронзы из поршневых цилиндров; исключение вакуумного отжига стальных и бронзовых заготовок перед наплавкой.

Claims

Формула изобретения

1. Способ изготовления биметаллических отливок сталь-бронза, преимущественно блоков цилиндров гидромашин, путем совмещения процесса плавки легкоплавкого ингредиента, заполнения рабочей поверхности формы жидкой бронзой, закалки стальной части изделия с охлаждением после проведения наплавки, отличающийся тем, что, с целью повышения плотности высокооловянносвинцовистой бронзы, плавку бронзы и формирование слоя сталь-бронза производят непосредственно в стальной части блока на его верхнем рабочем торце.
2. Способ по π. 1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения попадания расплавленной бронзы в цилиндры блока, последние герметизируют огнеупорной формовочной смесью.
3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью создания направленной кристаллизации бронзы, охлаждение стальной части изделия осуществляют струей воздуха и защитой поверхностного слоя наплавляемой бронзы теплоизоляционным материалом.