Спосіб одержання полих довжиномірних циліндричних біметалевих заготовок

Изобретение относится к литейному производству, а именно к способам изготовления литых полых, длинномерных, цилиндрических, биметаллических заготовок. Известен способ центробежного литья биметаллических труб, включающий последовательную заливку в изложницу первого металла, а второй металл заливается порциями: сначала 10-50% его массы, а при достижении свободной поверхностью этого слоя температуры солидус ±20°С заливают следующую порцию второго металла [Авт.св. СССР № 643228, кл. В 22 D 13/00, 1979]. Воспроизведение этого способа затруднено, так как температурные параметры свободной поверхности первого металла зависят от массы первой порции второго металла. Кроме того, этот способ не обеспечивает качественное соединение слоев при литье заготовок длиной более одного метра, так как он не учитывает неравномерность охлаждения свободной поверхности металла по длине трубы. В известном способе центробежной отливки биметаллических изделий длиной более четырех метров, выбранном в качестве прототипа [Авт.св. СССР № 1215852, кл. В 22 D 13/02], последовательно заливают внешний и внутренний слой изделия, заливку вн утреннего слоя производят через 40...50 с после окончания заливки внешнего слоя. Недостатком указанного способа является отсутствие учета силового взаимодействия слоев биметаллической заготовки в области температур упр уги х состояний. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа получения биметаллических, полых, цилиндрических, длинномерных заготовок путем создания определенных температурных условий охлаждения заготовки 'в области температур упруги х деформаций в результате чего получены заготовки без внутренних напряжений с целостной биметаллической парой. Сущность изобретения заключается в том, что о хлаждение заготовки в интервале области упругих деформаций до температуры окружающей среды осуществляют в режиме: где a 1и a 2 - линейные коэффициенты термического расширения металлов внутреннего и внешнего слоев биметаллической заготовки, соответственно; Т2 и T1 - среднемассовая температура внутреннего и внешнего слоев биметаллической заготовки, соответственно, охлаждение заготовки проводить в регулярном режиме до помещения ее в среду с температурой T3 ³T2>Т1 , где Т4 - температура окружающей среды. Область упругого состояния сплавов выбрана потому, что, вследствие различия величин термических деформаций и фазовых превращений в ней происходит формирование внутренних напряжений, которые приводят к образованию трещин. Соотношение величин различных термических деформаций наиболее полно характеризуется линейным коэффициентом термического расширения сплавов «[Яворский Б.М. Детла ф A.A. Справочник по физике. М., 1977]. Соотношение температур выбрано на основании того, что температура является единственным технологическим параметром, который определяет термонапряженное состояние отливки, на которые возможно активно влиять и который доступен контролю. то силовое взаимодействие между слоями биметаллической пары приводит к возникновению растягивающих напряжений под воздействием которых биметаллическая пара разрушится со стороны внутреннего слоя. то силовое взаимодействие между слоями биметаллической пары приводит к возникновению растягивающих напряжений, под действием которых биметаллическая пара разрушается со стороны наружного слоя. Регулярный режим охлаждения принят для снижения силового взаимодействия между слоями биметаллической заготовки. Помещение заготовки в среду с температурой Т3 обусловлено тем, что эти условия исключают возможность развития максимальных величин растягивающих напряжений в биметаллической заготовке. Пример конкретного выполнения. В идентичных условиях Никопольского южнотрубного завода был проведен сопоставительный анализ предлагаемого способа и способа-прототипа. На центробежной машине с горизонтальной осью вращения отливали биметаллические заготовки размерами: наружный диаметр 330 мм, длина 3600 мм, диаметр внутреннего отверстия 180 мм. Рабочий слой толщиной 30 мм. Металл выплавляли в дуговы х электропечах. По способу-прототипу последовательно заливали металл наружного и внутреннего слоя, с выдержкой между заливкой металлов 50 с, при достижении температуры 800°С отливку извлекали из изложницы и охлаждали на воздухе до температуры окружающей среды. По заявляемому способу заливали металл наружного слоя, после выдержки в течение 160 с производили заливку металла внутреннего слоя. Заготовки извлекали из центробежной машины при температуре внутренней поверхности 1000°С и охлаждали по различным технологическим режимам. Из.полученных заготовок были вырезаны и исследованы темплеты для исследования макроструктуры. Результаты проведены в таблице. Заготовки №1, №3 и №5 не имели трещин и расслоя по граничному диаметру заготовки № 2 и № 6 (по способу прототипу) имели холодные трещины по внутреннему слою. В заготовке № 4 наблюдались холодные трещины по внешнему слою. Исходя из этого можно утверждать, что предлагаемый способ центробежного литья биметаллических заготовок позволяет сохранить целостность биметаллической пары при охлаждении до температуры окружающей среды.