Спосіб модифікування чавуну

Корисна модель відноситься до ливарного виробництва, зокрема до способів модифікування чавуну у ливарній формі і одночасного відливання з такого чавуну у тій самій формі біметалевих деталей з суттєво різними властивостями металу у окремих частинах виливка, зокрема виливків з м'якою в'язкою ударостійкою основою та твердою зносостійкою поверхнею. Відомий спосіб сфероїдизуючого модифікування чавуну безпосередньо у ливниковій системі ливарної форми ("Inmould-process"). Суть методу полягає в тому, що розрахункову кількість подрібненого модифікатору, який сприяє кристалізації графіту кулястої конфігурації, завантажують у спеціальну реакційну камеру ливникової системи ливарної форми. Під час заливання форми модифікатор у реакційної камери рівномірно і повністю розчиняється в струмені рідкого металу [1]. Таке модифікування призводить до суттєвої зміни властивостей чавуну у виливках, в порівнянні із властивостями чавуну, який заливають у форму. Зокрема при заливанні форми крихким сірим чавуном з пластинчастим графітом або твердим вибіленим зносостійким чавуном після його кристалізації у ливарній формі отримують виливок з м'якого і в'язкого чавуну з кулястим графітом. Найбільш близьким аналогом до заявляємого є спосіб модифікування чавуну, який складається з додавання у реакційну камеру модифікатора, з наступним заливанням крізь неї металу, який відрізняється тим, що з метою підвищення якості модифікування та забезпечення повної сфероїдизації графіту за всім обсягом виливка, модифікатор додають у реакційну камеру пошарово, причому у нижній шар додають модифікатор із швидкістю розчинення меншою, ніж у модифікатора верхнього шару, маса якого дорівнює 5...30% від загальної маси модифікатору [2]. Недоліком такого способу модифікування [2] є неможливість одночасного відливання з чавуну у тій самій формі біметалевих деталей з суттєво різними властивостями металу у окремих частинах виливка. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення способу модифікування чавуну шляхом регулювання співвідношення тривалості розчинення модифікатора у струмені рідкого сплаву в реакційній камері і тривалості заливання ливарної форми чавуном, що дозволяє відливати у тій самій формі біметалеві деталі з суттєво різними властивостями металу у окремих частинах виливка. Поставлену задачу вирішують тим, що в способі модифікування чавуну модифікатор попередньо завантажують у реакційну камеру ливникової системи ливарної форми з наступним заливанням форми крізь реакційну камеру і розчиненням модифікатора у струменю чавуну новим є те, що тривалість розчинення модифікатора в струмені чавуну регулюють у діапазоні 20...80% від тривалості заливання форми. В цьому разі, за певним сполученням окремих технологічних факторів, нижні за розташуванням у формі частини литої деталі у межах 20...80% за височиною перерізу виливка кристалізуються з модифікованого чавуну, а верхні частини відповідно у межах 80...20% за височиною перерізу - з немодифікованого чавуну. Таким чином отримують біметалевий виливок із різнорідних за властивостями сплавів у верхній і нижній за розташуванням у ливарній формі частині його перерізу. Розглянемо спосіб на прикладах, які підтверджують одержання біметалевих виливків для діапазону тривалості розчинення модифікатору 20 і 80% від тривалості заливання форми. Приклад 1 У реакційну камеру ливникової системи форми для виробництва виливка "Щока лабораторної дробарки" вагою 20кг з товщиною пересічення стінки 32мм попередньо завантажують подрібнений модифікатор марки ФСМг 7 (7,2% Mg; 44,5% Si; залишок - Fe), у кількості 0,1кг, що складає лише 20% від кількості, необхідної для сфероїдизуючого модифікування 20кг чавуну. Форму заливають 26кг рідкого чавуну (6кг - вага ливникової системи), схильним до кристалізації з вибіленням. Хімічний склад чавуну наступний: 2,2...2,4% С; 1,1...1,3% Si; 0,4...0,5% Mn; 0,08...0,09% P; 0,02...0,03% S. Температура заливання форми 1480...1520°С. Тривалість заливання форми встановлюють 18сек. Тривалість розчинення модифікатору першими порціями чавуну регулюють у межах 3...4сек. (20% тривалості заливання форми). Після кристалізації колір зламу модифікованого чавуну у нижній частині перерізу виливків на глибіні 6...8мм від поверхні - світло-сірий. Механічні властивості сплаву наступні: sв=580...600Мпа; d=4...6%; КС=600...700кДж/м2; 220...260 НВ. Колір зламу у верхній частині перерізу виливків з не модифікованого чавуну на глибіні 24...26мм від протилежної поверхні - кристалічно-білий. Твердість сплаву більше 440 НВ. Таким чином отримані двошарові біметалеві виливки "Щока лабораторної дробарки" вагою 20кг кожна, з м'якою в'язкою ударостійкою основою, яка є базою для механічного оброблення і монтажу на дробарці, та твердою зносостійкою робочою поверхнею. Приклад 2 У реакційну камеру ливникової системи форми для виробництва виливка "Броня кульового млина" вагою 94кг з товщиною перерізу стінки 40мм попередньо завантажують подрібнений модифікатор марки ФХ200 (64,2% Сr; залишок - Fe), у кількості 3,0...3,2кг, що складає 80% від кількості, необхідної для вибілення 94кг чавуну. Форму заливають 106кг рідкого чавуну (12кг - вага ливникової системи), попередньо модифікованим у розливальному ковші сфероїдизуючим модифікатором ФСМг 7 у кількості 2,2...2,4кг. Хімічний склад чавуну наступний: 3,4...3,6% С; 2,0...2,2% Si; 0,4...0,5% Mn; 0,08...0,09% P; 0,005...0,006% S; 0,04...0,05% Mg. Температура заливання форми 1420...1440°С. Тривалість заливання форми встановлена 40сек. Тривалість розчинення модифікатора регулюють у межах 30...32сек. (80% тривалості заливання форми). Після кристалізації колір зламу модифікованого чавуну у нижній частині перерізу виливка на глибіні 30...32мм від поверхні - кристалічно-білий. Твердість сплаву 420...430 НВ. Колір зламу у верхній частині перерізу виливка з немодифікованого чавуну на глибіні 8...10мм від протилежної поверхні - світло-сірий. Механічні властивості сплаву наступні: sв=380...400Мпа; d=10...12%; КС=800...900кДж/м2; 180...200 НВ. Таким чином модифікуванням у ливарній формі отримано двошаровий біметалевий виливок "Броня кульового млина" вагою 94кг з м'якою в'язкою ударостійкою монтажною поверхнею та, з іншого боку, - твердою зносостійкою робочою поверхнею. Джерела інформації: 1. McCaulay J.L. Prodaction of nodulargraphite iron casting by the inmoldprocess. - Foundry trade journal, 1971, №4, p.327-332, 335. 2. К.И. Ващенко, В.А. Косячков, П.П. Лузан. Способ модифицирования чугуна. Авт. св. СССР №603667, кл. С21С1/00, УДК 621.745 (088.8), заявл. 23.08.76, опубл. 25.04.78. Бюллетень №15.