UA134859U

UA134859U - METHOD OF FOUNDRY MANUFACTURE OF BIMETALS WITH THE USE OF TILT HOLDERS

Info

Publication number: UA134859U
Application number: UAU201812618U
Authority: UA
Inventors: Віктор Васильович Романенко; Леонід Федорович Головко; Михайло Михайлович Ямшинський; Михайло Сергійович Блощицин; Сергій Сергійович Салій; Олександр Григорович Ковальчук
Original assignee: Віктор Васильович Романенко; Леонід Федорович Головко; Михайло Михайлович Ямшинський; Михайло Сергійович Блощицин; Сергій Сергійович Салій; Олександр Григорович Ковальчук
Priority date: 2018-12-19
Filing date: 2018-12-19
Publication date: 2019-06-10

Abstract

Спосіб ливарного виготовлення біметалів, в якому використовують форму, яка створює порожнину для отримання біметалу із двох півформ, виготовлених із піщано-глинястої суміші, встановлюють в порожнину форми робочу пластину і ливникову систему для заливання розплавленого металу основи, причому до поверхні робочої пластини заздалегідь кріплять утримувачі такої висоти, щоб в результаті заливання розплавлений метал основи повністю покрив ці утримувачі, причому утримувачі кріплять під невеликим кутом до поверхні робочої пластини.A method of casting bimetals, which uses a mold that creates a cavity to obtain bimetal from two half-molds made of sand-clay mixture, install in the mold cavity working plate and casting system for pouring molten base metal, and to the surface of the working plate pre-fastened retaining such a height that as a result of pouring the molten base metal completely covers these holders, and the holders are attached at a small angle to the surface of the working plate.

Description

Корисна модель належить до виготовлення біметалевих матеріалів ливарним методом за допомогою зчеплення його пластин при закріпленні нахилених утримуючих елементів на робочій пластині та створення шару основного металу литтям і може бути використана для отримання біметалів при використанні технологій електродугового зварювання та ливарного виробництва.A useful model belongs to the production of bimetallic materials by the casting method using the coupling of its plates while fixing the inclined retaining elements on the working plate and creating a layer of the base metal by casting and can be used to obtain bimetals when using the technologies of electric arc welding and foundry production.

Одним із відомих способів для отримання біметалів є технологія, в основі якої лежить нанесення розплавленого металу на поверхню основи виробу методом електрошлакової наплавки. При цьому оплавлення основного і розплавлення присадного металів відбувається за рахунок тепла, що виділяється в шлаковій ванні при протіканні через неї електричного струмуOne of the well-known methods for obtaining bimetals is the technology based on the application of molten metal to the surface of the base of the product by the method of electroslag surfacing. At the same time, the melting of the main and filler metals occurs due to the heat released in the slag bath when an electric current flows through it

ІП). Цей спосіб забезпечує рівномірність товщини і хімічного складу наплавленого робочого шару, підвищення якості його поверхні при збереженні високої міцності з'єднання шарів біметалу. Проте при цьому способі спостерігається утворення кристалізаційних тріщин і інших дефектів в самому робочому шарі і на його поверхні.IP). This method ensures the uniformity of the thickness and chemical composition of the deposited working layer, improving the quality of its surface while maintaining the high strength of the connection of the bimetal layers. However, with this method, the formation of crystallization cracks and other defects is observed in the working layer itself and on its surface.

Найближчим аналогом є спосіб ливарного виготовлення біметалів, що включає систему отримання біметалічного виливка зі зносостійким поверхневим шаром при заливанні розплавленого робочого металічного матеріалу одного складу (наприклад, неіржавіючої сталі) у форму, в якій встановлена пластина основи із металічного матеріалу іншого складу (наприклад, сталі 3, сталі 10 або 20) |2). Порівняно з аналогом, що розглянуто, цей спосіб дозволяє отримувати на біметалі корозійностійкий шар потрібної товщини, без утворення кристалізаційних тріщин і інших дефектів в самому робочому шарі і на його поверхні. Проте при отриманні біметалічного виливка має місце мала глибина перехідного шару між основою та робочим металом, тому не досягається високий рівень міцності зчеплення шарів і виникає висока вірогідність виникнення відшаровування отриманого робочого шару в процесі подальшої експлуатації біметалу.The closest analogue is the method of foundry production of bimetals, which includes a system for obtaining a bimetallic casting with a wear-resistant surface layer by pouring molten working metal material of one composition (for example, stainless steel) into a mold in which a base plate made of a metal material of another composition (for example, steel 3 , steel 10 or 20) |2). Compared to the considered analog, this method allows you to obtain a corrosion-resistant layer of the required thickness on the bimetal, without the formation of crystallization cracks and other defects in the working layer itself and on its surface. However, when obtaining a bimetallic casting, there is a small depth of the transition layer between the base and the working metal, therefore, a high level of adhesion strength of the layers is not achieved and there is a high probability of delamination of the obtained working layer in the process of further exploitation of the bimetal.

В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалити спосіб ливарного виготовлення біметалевих матеріалів, при якому забезпечується достатньо високий рівень міцності зчеплення пластин біметалу, щоб унеможливити відокремлення робочої пластини в процесі подальшого використання біметалевих виробів.The basis of the useful model is the task of improving the method of foundry production of bimetallic materials, which ensures a sufficiently high level of adhesion strength of bimetallic plates to make it impossible to separate the working plate in the process of further use of bimetallic products.

Поставлена задача вирішується тим, що в способі ливарного виготовлення біметалів, вThe task is solved by the fact that in the method of foundry production of bimetals, in

Зо якому використовують форму, яка створює порожнину для отримання біметалу із двох півформ, виготовлених із піщано-глинястої суміші, встановлюють в порожнину форми робочу пластину і ливникову систему для заливання розплавленого металу основи, згідно з корисною моделлю до поверхні робочої пластини заздалегідь кріплять утримувачі такої висоти, щоб в результаті заливання розплавлений метал основи повністю покрив ці утримувачі, причому утримувачі кріплять під невеликим кутом до поверхні робочої пластини.From which a mold is used, which creates a cavity for obtaining bimetal from two half-forms made of a sand-clay mixture, a working plate and a pouring system for pouring molten base metal are installed in the cavity of the mold, according to a useful model, retainers of such a height are attached to the surface of the working plate in advance , so that as a result of pouring, the molten base metal completely covers these holders, and the holders are attached at a small angle to the surface of the work plate.

Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, на яких зображено: на Фіг. 1 - приклад утримувача, виготовленого із дроту; на Фіг. 2 - приєднання утримувача до робочої пластини за допомогою електродугового зварювання; на Фіг. З - приклад форми із піщано-глинястої суміші з встановленою в порожнині форми робочою пластиною з нахиленими утримувачами, та заливання форми металом основи.The essence of the useful model is explained by the drawings, which show: in Fig. 1 - an example of a holder made of wire; in Fig. 2 - connecting the holder to the work plate using electric arc welding; in Fig. C is an example of a mold made of a sand-clay mixture with a working plate installed in the cavity of the mold with inclined holders, and filling the mold with base metal.

Спосіб реалізується таким чином.The method is implemented as follows.

Оскільки глибина проникнення розплаву основи в робочу пластину при отриманні біметалу за звичайних умов незначна, а в деяких випадках, коли температура плавлення робочої пластини вища за температуру плавлення металу основи, і зовсім відсутня, то потрібної міцності зчеплення шарів біметалу досягти не вдається. Тому потрібен додатковий елемент для надійного з'єднання пластин біметалу. Як такий елемент може служити спеціальний утримувач, який може бути виготовлений, наприклад, із дроту діаметром й (Фіг. 1). Діаметр дроту вибирається з тих міркувань, що дріт не повинен повністю розплавлятися під час заливання та подальшій кристалізації рідкого металу основи. При цьому допускається часткове підплавлення цього елемента. Експериментальні дослідження показують, що дріт діаметром 4 більшим 3,0 мм відповідає таким вимогам.Since the depth of penetration of the base melt into the working plate during the production of bimetal under normal conditions is insignificant, and in some cases, when the melting temperature of the working plate is higher than the melting temperature of the base metal, and is completely absent, the required bond strength of the bimetal layers cannot be achieved. Therefore, an additional element is needed for a reliable connection of bimetal plates. A special holder can serve as such an element, which can be made, for example, from a wire with a diameter of y (Fig. 1). The diameter of the wire is chosen for the reason that the wire should not melt completely during pouring and subsequent crystallization of the liquid base metal. At the same time, partial melting of this element is allowed. Experimental studies show that a wire with a diameter of 4 larger than 3.0 mm meets these requirements.

Дріт для кращого подальшого утримування шару основи повинен бути нахиленим під невеликим кутом а до поверхні робочої пластини. При куті в 10...30" рідкий метал буде повністю охоплювати всю поверхню дроту та забезпечить повний і надійний обхват нахиленого утримувача шаром металу основи після кристалізації та охолодження. Довжина ж дроту а виконується такою, щоб забезпечити надійне прикріплення робочої пластини цим утримувачем після його схоплювання шаром основи. При цьому нахилені утримувачі повинні бути віддалені від зовнішнього краю біметалу на невелику відстань, наприклад, на 1...3 мм залежно від 60 товщини пластини основи.The wire for better further retention of the base layer should be inclined at a small angle to the surface of the work plate. At an angle of 10...30", the liquid metal will completely cover the entire surface of the wire and will provide a complete and reliable coverage of the inclined holder with a layer of base metal after crystallization and cooling. The length of the wire a is made in such a way as to ensure reliable attachment of the working plate by this holder after its bonding with the base layer.At the same time, the inclined holders should be separated from the outer edge of the bimetal by a small distance, for example, by 1...3 mm depending on the thickness of the base plate.

Кількість потрібних утримуючих елементів визначається розмірами біметалу, що виготовляється. При цьому було встановлено, що утримувачі потрібно закріпляти на поверхні основи на відстані 50...100 мм один від одного.The number of required retaining elements is determined by the dimensions of the bimetal being produced. At the same time, it was established that the holders should be fixed on the surface of the base at a distance of 50...100 mm from each other.

Закріплення утримувача 1 до поверхні робочої пластини 2 може бути виконане за допомогою, наприклад, електродугового зварювання плавким електродом 3 (Фіг. 2). Для цього утримуючий елемент встановлюють та попередньо фіксують (наприклад, плоскогубцями) в потрібному місці, з нахилом під потрібним кутом (наприклад, в 10...307), та його край надійно приварюють до поверхні робочої пластини. Режими зварювання підбирають такими, щоб внутрішня поверхня робочої пластини розплавлялась не більше, ніж на половину її товщини. Це необхідно, щоб протилежна (експлуатаційна) поверхня робочої пластини не псувалась.Fixation of the holder 1 to the surface of the working plate 2 can be performed using, for example, electric arc welding with a fusible electrode 3 (Fig. 2). For this, the retaining element is installed and pre-fixed (for example, with pliers) in the right place, with an inclination at the right angle (for example, in 10...307), and its edge is securely welded to the surface of the work plate. The welding modes are selected in such a way that the inner surface of the working plate is melted no more than half of its thickness. This is necessary so that the opposite (operational) surface of the work plate does not deteriorate.

Можлива лише поява на ній кольорів мінливості. При цьому потрібно поперемінно змінювати нахил утримувачів в різні сторони, що забезпечить більш надійне зчеплення шарів біметалу.Only the appearance of the colors of variability is possible on it. At the same time, it is necessary to alternately change the inclination of the holders in different directions, which will ensure a more reliable adhesion of the bimetal layers.

Крім того, на краях робочої пластини нахил утримувачів краще виконувати в сторону кромок цієї пластини, та розташовувати утримуючі елементи як можна ближче до країв. Це забезпечить мінімальні зазори між пластинами біметалу на його кромках.In addition, at the edges of the work plate, it is better to tilt the holders towards the edges of this plate, and place the retaining elements as close as possible to the edges. This will ensure minimal gaps between the bimetal plates at its edges.

Для отримання біметалу робочу пластину 2 встановлюють (при орієнтуванні утримувачів 1 вверх) у форму, в яку ущільнюють формувальну суміш 4, та закривають верхньою півформою 5 (Фіг. 3). Розплав металу основи 6 через ливникову систему 7 подають в порожнину форми для створення (після охолодження) основи біметалу. В порожнині форми рідкий метал основи рухається по робочій пластині 2 (стрілка 8) зі швидкістю, рівною швидкості вільного розтікання рідкого металу, поступово омиваючи та обволікаючи всі утримувачі 1. В результаті після кристалізації та затвердіння рідкого металу отримують основу біметалу, яка надійно з'єднана з робочою пластиною. Приварені до робочої пластини та закристалізовані в пластині основи утримуючі елементи забезпечують це.To obtain bimetal, the working plate 2 is installed (with the retainers 1 oriented upwards) in the form into which the forming mixture 4 is compacted, and closed with the upper half-form 5 (Fig. 3). The base metal melt 6 is fed into the mold cavity through the shower system 7 to create (after cooling) the bimetal base. In the cavity of the mold, the liquid base metal moves along the working plate 2 (arrow 8) at a speed equal to the speed of free spreading of the liquid metal, gradually washing and enveloping all holders 1. As a result, after crystallization and solidification of the liquid metal, a bimetal base is obtained, which is reliably connected with a working plate. Retaining elements welded to the work plate and crystallized in the base plate ensure this.

В кінці технологічні напливи металу від ливникової системи необхідно зачистити, наприклад, зішліфувати шліфмашинкою.At the end of the technological influx of metal from the shower system, it is necessary to clean it, for example, to grind it with a grinder.

Пропонований спосіб ливарного виготовлення біметалів із застосуванням нахилених утримувачів суттєво розширює можливості свого застосування в результаті забезпечення високого рівня міцності зчеплення шарів біметалу, що гарантує низьку вірогідністьThe proposed method of foundry production of bimetals with the use of inclined holders significantly expands the possibilities of its application as a result of ensuring a high level of adhesion strength of the bimetal layers, which guarantees a low probability

Зо відокремлення робочої пластини в процесі подальшого використання біметалевих матеріалів. 1. Патент РФ Мо 2193071, кл. С2289/20; заявл. 05.06.2000; опубл. 20.11.2002. 2. Кобелев А.Г., Льісак В.И., Черньишев В.Н., Бьіков А.А., Востриков В.П. Производство металлических слоистьїх композиционньїх материалов, изд. "Интермет Инжиниринг", М. 2002, с.From separation of the working plate in the process of further use of bimetallic materials. 1. Patent of the Russian Federation No. 2193071, cl. C2289/20; statement 06/05/2000; published 20.11.2002. 2. Kobelev A.G., Lysak V.I., Chernyshev V.N., Bykov A.A., Vostrykov V.P. Production of metallic layered composite materials, ed. "Intermet Engineering", M. 2002, p.

Claims

82-88.

USEFUL MODEL FORMULA A method of foundry production of bimetals, in which a mold is used, which creates a cavity for obtaining a bimetal from two half-molds made of a sand-clay mixture, a working plate and a sprue system for pouring molten base metal are installed in the cavity of the mold, which is distinguished by the fact that retainers of such a height are pre-attached to the surface of the working plate that, as a result of pouring, the molten base metal completely covers these holders, and the holders are attached at a small angle to the surface of the working plate.

0. p a t

Fig. 1 re and Ku s v u, I'm OK, 7 oh - popy g" and Fig 2

5. | : І LI І І І

Fig. WITH