SU789227A1

SU789227A1 - Способ биметаллического лить

Info

Publication number: SU789227A1
Application number: SU782691999A
Authority: SU
Inventors: Вадим Георгиевич Горенко; Валерий Филиппович Злобин; Валерий Евгеньевич Яковчук; Аркадий Борисович Менакер
Original assignee: Институт Проблем Литья Ан Украинской Сср
Priority date: 1978-12-04
Filing date: 1978-12-04
Publication date: 1980-12-23

Description

(54) СПОСОВ ВИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЛИТЬЯ

1

Изобретение относитс к литейному производству, в частности к технологии локальной наплавки части рабочей поверхности деталей жидким металлом, преимущественно дл изготовлени отливок способом центробежного лить .

Известен способ получени двухслойных изделий при использовании центробежного метода лить , заключающийс 6 заливке второго сло на чугунную заготовку с температурой ВОО-850°С или стальную заготовку с температуррй 1320-1350°С, в последовательной заливке первого металла, шлака, второго шлака с рафинирующим действием и второго металла и др. .

Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ центробежного лить биметаллических заготовок заключающийс в том, что заливку очередного сло металла осуществл ют после охладцени ранее залитого металла до температуры ниже солидуса на 100350°С 23.

Недостатком способа вл етс то, что заливку второго сло металла провод т на затвердевшую поверхность первого металла и это не позвол ет проводить лркальную наплавку части рабочей поверхности детали жидким металлом с повышенными специальными свойствами, например термостойкостью или износостойкостью. Наплавка всей внутренней поверхности отливок металлом с особыми свойствами, содержащим в значительных количествах дорогосто щие легирующие элементы, экономически не целесообразна, так как максимальной нагрузке подвергаетс

10 не вс рабоча часть детали, а только ее часть, составл юща обычно 5-30% от общей площади. Примером таких отливок служат изложница дл отливки центробежным способом труб,

15 гильз двигателей и др.

Цель изобретени - разработка способа получени биметаллических деталей , преимущественно при использовании центробежного метода лить , обес2Q печивающего локальную наплавку части рабочей поверхности деталей и экономи дорогосто щих и дефицитных легирующих элементов.

Поставленна цель, достигаетс тем,

25 что заливку наЪлавл емого металла провод т после охлаждени первого сло жидкого металла до температуры выше ликвидуса на 30-90 С и затвердевани с наружной поверхности корочки

30 толщиной 10-30% от общей толщины

стенки отливки, заливают второй металл С удельной скоростью в 1,5-2,5 раза меньшей, чем при заливке первого металла, и подают металл в наплавл емую зону под углом 60-85 к оси (Вращени изложницы.

Предложенный способ наплавки деталей применим дл повышени ресурса гильз цилиндров двигателей, изложниц дл отливки труб или заготовок и других деталей, изготовл емых методом центробежного лить .

Известно, что наибольший износ изложниц, используемых дл отливки труб и цилиндрических заготовок, наблюдаетс в месте поступлени жидкого металла в изложницу. Остальна внутренн поверхность изложницы имеет небольшую и равномерную сетку разгара, котора мало вли ет на стойкость изложницы. Отсюда сно, что часть поверхности изложницы на которую поступает жидкий металл необходимо выполн ть из более термостойкого материала.

Аналогичную картину износа получаем на гильзах двигателей. В зоне максимальных давлений и температур износ гильз в 2,5-5,0 раз больше, чем средний износ на остальной поверхности гильзы. Зона максимального износа составл ет 20-25% от общей длины гильзы, поэтому применение предлагаемого способа наплавки деталей позвол ет сократить объем наплавки в 3,5-4,5 раз и значительно уменьшить расход дорогосто щих и дефицитных легирующих элементов.

Пределы по температуре охлаждени первого сло металла выбраны в св зи с тем, что если те пература выше определенных пределов, то втора порци металла интенсивно перемешиваетс с первой и легирующие элементы распредел ютс почти по всему сечению стенки гильз. При начале заливки наплавл емого металла после охлаждени жидкого металла первого сло до температур ниже температуры ликвидуса плюс , происходит затвердевание , с наружной поверхности гильзы, корочки толщиной больше 30,0% от обчей олщйны стенки отливки. В этом случае жидкоподвижность металла первого сло получаетс низкой и он слабо вытесн етс заливаемым металлом. Поэтому наплавл емый слой получаетс тонким, не всегда превышает толщину припуска на механическую обработку, и он распростран етс на длину большую , . длина части отЛиЕки, подвергающейс максимальной нагру;3ке, что приводит к нерациональному использованию легирующих элементов.

ЕСЛИ заливку наплавл емого металла проводить после охлаждени жидкого металла первого сло до температур выше температуры ликвидуса плюс 90 С, то с наружной поверхности отливки происходит затвердевание корочки толщиной меньше 10,0% от общей толщины стенки гильзы. В этом случае жидкоподвижность металла первого сло значительна и заливаемый ме ,талл второго сло интенсивно перемешиваетс с металлом первого сло .

Большое значение при осуществлении предложенного способа наплавки имеют параметры заливки наплавл емого металла. Если секундна скорость залийки наплавл емого металла меньше скорости заливки металла первого сло менее, чем в 1,5 раза, то это приводит к повышенному перемешиванию металлов , а если скорость заливки второго металла меньше скорости заливки первого сло более, чем в 2,5 раза, то поступивший в форму металл распростран етс по внутренней поверхности гильзы, в основном по поверхности первого слб металла. Поэтому, во втором случае часть отливки, подвергающа с максимальным нагрузкам, содержит в рабочем слое значительно меньшее количество легирующих элементов .

Подача легированного металла в наплавл емую зону под углом 60-85° к оси вращени изложницы обусловлена тем, что подача металла в изложницу на определенное место под углом больше 85затруднена, а при подаче металла под углом меньше боЯ второй металл распростран етс по длине значительно большей, чем требуетс дл повышени эксплуатационной стойкости гильз.

Исследование преимущества и недос татков изготовлени биметаллических гильз, согласно известному и предлагаемому способам провод т в услови х литейного цеха. В качестве объекта исследований выбрали гильзы двигател СМД-14, изготовленные центробежным способом.

Химический состав чугунов, используемых дл формировани первого сло и наплавки, приведен в табл. 1.

Содержание серы 0,03% и фосфора 0,08-0,09%.

Чугуны выплавл ютс в индукционных печах ИСТ-0,16.

В качестве форм используютс чугунные изложнихда с двухслойным теплоизол ционным покрытием. При заливке формы вращаютс со скоростью 1100 об/мин.

Первый металл заливаетс температурой 1340+15 С, температура заливки второго металла находитс в пределах 1330-1360С.

При изготовлении биметаллических гильз согласно известному способу, после заливки первого сло Металла и охлаждени его до температур на 120-280°С ниже температуры солидуса чугуна, провод т заливку второго сло , охлаждают полученную отливку до 5005 , извлекают из изложницй и дальнейшее охлаждение провод т на воздухе . Секундна скорость заливки обоих слоев металла находитс в пределах 2,8-3,6 кг/сек.

При изготовлении гильз согласно предложенного способа провод т заливку первого сло металла, охлаждают его до температур выше температурыликвидуса данного состава чугуна на 20-100°С и затвердевани с наружной поверхности корочки толщиной 8-34% от общей толщины стенки , а затем заливают второй металл в наплавл емую зону под углом 55-87к оси вращени изложницы с секундной скоростью 1,1-2,45 кг/сек.

.В табл. 2 приведены параметры технологии получени биметаллических . гильз, по которым легко определить оптимальные параметры технологии наплавки (стр. 9-11).

Из данных табл. 2 видно, что технологи получени биметаллических отливок согласно параметрам с обозначением 1-3 соответствует известному способу, с обозначением 4 имеет- более высокую температуру (t + 100 С) охлаждени первого сло металла, чем предусмотрено предлагаемым способом, а с обозначением 9 более низкую температуру (1д + 20°). Параметры технологического процесса с обозначением 5-8 соответствуют предлагаемому способу наплавки деталей.

В той же таблице представлены данные по вли нию на качество наплавки секундной (удельной) скорости и угла наклона струи при заливке второго сло чугуна (10 и 11).

Из данных табл. 2 видно, что применение предложенного способа позвол ет в 1,5-2,5 раза уменьшить расход легированного металла при обеспечении высокого качества наплавки. При наличии заливки второй порции чугуна после охлаждени первой порции до температур вЕЛие t д -f 90°С (4) наблюдаетс

Дл формировани наружного 3,56- 2,05- 0,81сло -3,64 -2,08 -0,84 0,03- Сп. Дл наплавки рабочей 3,36- 1,73- 0,78- 0,32поверхности -3,39 -1,76 -0,82 -0,37

значительное перемешивание металлов обоих слоев, да:ке при уменьшении удельной скорости заливки второго металла больше, чем в 2,5 раза. Значительное перемешивание на большую глубину также наблюдаетс при угле наклона струи к оси вращени изложницы больше 85 (11). В то же врем , при уменьшении этого угла до величин меньше 60° (11) наблюдаетс смыв металла с зоны наплавки и распространение его на длину значительно превышающую зону максимальных нагрузок в гильзе.

Исследование темплетов гильз металлографическим методом показало, что 5 применение предлагаемого способа наплавки деталей позвол ет получать совершенно здоровые отливки без спаев и включений в переходной зоне.

Исследование износа гильз, полу-, ченных различными способами, прово0 д т непосредственно на двигател х, установленных на тракторах. Анализ данных износа показал, что величина износа в части гильзы с максимальной (нагрузкой сс1ма мала (10-14 мк) в

5 рильзах, полученных по известному способу, и максимальна в гильзах серийно выпускаемых Киевским заводом им. Лепсе (26-35 мк). В то же врем износ в остальной части гильзы во

0 всех случа х отличаетс мало и находитс в пределах 6-9 мк.

Исследовани показали, что гильзы изготовленные .по предлагаемому способу , имеют на 10-20% более высокий мо5 торесурс.

Предварительный расчет ожидаемого экономического эффекта от использовани предлагаемого способа наплавки деталей показывает, что за счет сокращени расхода легированного металла в 1,5-2,5 раза, происходит повышение качества и моторесурса гильз на 10-20%.

Т та б л и ц а 1

0,02

Сл. 0,28-. 0,38- 0,42- 0,16 -0,34 -0,45 -0,48

W - 120

tcoA - 200

tcoA - 280

Ьд + 100

5.

7,5

3,40

t, + 90

7,7

3,40

tA + 70 3,40 3,40

7,7

3,40

tA + 70 3,40

3,40

Claims

Формула изобретени . Способ биметаллического лить , преимущественно при центробежном методе изготовлени отливок, включающий вращение изложницы и заливку очередного сло металла после охлаждени ранее залитого металла, о т л иТаблица

Нормальна наплавка по всей длине гильзы По вл ютс отдельные неспаи между сло ми По вл ютс неспаи между сло ми

85

Значительное перемешивание металлов обоих слоев

,13

85

Нормальна наплавка в месте максимальных нагрузок в гильзе

Наплавл емый металл проникает в тело отливки только на величину припуска на механическую обработку

1,15

75 70 65

,0 Нормальна на ,0 2,00 плавка в месте 2,40 , 0 максимальных нагрузок в гильзе

,75

1,40

87

Перемешивание металлов на. большую глубину

70 Нормальна на ,751,60 плавка в месте максимальных нагрузок в гильзе

,751,80

55

Смыв металла на большую длину, чем рабоча зона

i аю 1Д и и с тем, что, с целью локальной наплавки части рабочей поверхности отливки и экономии .легирующих элементов, ранее залитый металл охлаждают до температуры выше ликвидуса на 30-90 С и затвердевани с наружной поверхности корочки толщиной

978922710

10-30% от общей толщины стенки отлив-Источники информации,

ки, заливают второй металл с удель-прин тые во внимание при экспертизе ной скоростью в 1,5-2,5 раза меньшей, 1. Авторское свидетельство СССР

чем при заливке первого металла, и№ 386704, кл. В 22 D 13/00, 1971. подают металл под углом 60-85 к оси
2. Авторское свидетельство CdCP

вращени изложницы. 358074, кл. В 22 D 13/00, 1969.