Спосіб виготовлення виливків з різними структурою і властивостями в загальній ливарній формі з одного базового розплаву

Спосіб виготовлення виливків з різними структурою і властивостями в загальній ливарній 3 передбачені спеціальні порожнини для розміщення різних за функціональним призначенням модифікуючих або легуючих добавок, завдяки чому розплав піддається внутрішньоформовій модифікуючій обробці, що впливає на процеси структуроутворення і змінює структуру і властивості металу в окремих виливках. Отримання різних властивостей металу в різних виливках досягається за рахунок того, що рідкий метал, що заповнює один виливок, може поступати у відповідну порожнину ливарної форми без будь-якої обробки (вихідний), тоді як порожнини форми інших виливків заповнюються через канали ливникової системи, де розплав проходить внутрішньоформову обробку різними за функціональним призначенням для кожного із виливків (порошкоподібними) дрібнодисперсними, зернистими, гранульованими або брикетованими модифікаторами, лігатурами або іншими добавками, розміщеними в ливарній формі в каналах розгалуженої ливникової системи на шляху руху рідкого металу. Різна внутрішньоформова обробка розплаву внаслідок легуючої або модифікуючої дії добавки або окремих її компонентів (хімічних елементів, сполук або речовин), призводить до формування різної структури, а, отже, до зміни властивостей металу, що заповнює різні виливки, завдяки чому досягається відмінність властивостей металу в різних виливках. Пропонований спосіб може застосовуватися для виготовлення в одній загальній ливарній формі виливків, кожен або частина з яких має структуру і властивості, відмінні від інших виливків, з будь-яких сплавів з внутрішньоформовою обробкою розплаву будь-якими (порошкоподібними) дрібнодисперсними, зернистими, гранульованими або брикетованими добавками, зокрема для виробництва виливків з використанням технології графітизуючого, карбідостабілізуючого і сфероїдизуючого модифікування чавуну в ливарній формі. Впровадження пропонованого способу особливо ефективно в цехах або на дільницях з індивідуальним і дрібносерійним характером виробництва, для яких є характерною широка номенклатура литва і де встановлені плавильні печі відносно великої ємності. Розглянемо спосіб на прикладі отримання декількох чавунних виливків, два з яких мають структуру і властивості білого чавуну, перший - з вихідного металу, а другий - з металу після додаткової внутрішньоформової обробки карбідостабілізуючим модифікатором, тоді як третій із виливків виготовляється з високоміцного чавуну з кулястим графітом, який виходить в результаті сфероїдизуючої обробки вихідного чавуну в ливарній формі зернистою добавкою, поміщеною в ливарній формі в ливниковій системі на шляху руху рідкого металу, що заливається, а четвертий виливок має структуру і властивості сірого чавуну з пластинчастим графітом, яка виходить в результаті графітизуючої внутрішньоформової обробки зернистою 27682 4 добавкою, розміщеною в іншому розгалуженні ливникової системи. Приклад 1. З метою підтвердження можливостей реалізації пропонованого технічного рішення і отримання порівняльних результатів як об'єкт досліджень вибрали виливок типу горизонтального бруса товщиною стінки 60мм і розмірами 240*120мм. Виготовлення чавунних виливків типу бруса проводили в разовій ливарній формі, виготовленій з піщано-глинистої формувальної суміші, в якій розміщувалися чотири однотипні виливки - бруси. Заливання ливарної форми здійснювали базовим (вихідним) доевтектичним чавуном, схильним до кристалізації з вибіленням відповідно до метастабільної діаграми стану залізо-цементит, через канали розгалуженої ливникової системи. Одне відгалуження ливникової системи забезпечувало підведення вихідного розплаву до одного із виливків без будь-якої внутрішньоформової обробки. У складі каналів інших відгалужень ливникової системи на шляху руху рідкого металу передбачені проміжні реакційні камери для розміщення різних зернистих модифікуючих добавок для внутрішньоформової обробки розплаву під час заливання ливарної форми. У одну з реакційних камер поміщали карбідостабілізуючий модифікатор, в іншу графітостабілізуючий модифікатор, в третю сфероїдизуючий модифікатор. Як карбідостабілізуючий модифікатор використовувався ферохром ФХ200, в якості сфероїдизуючого модифікатора був вибраний феросиліцій-магнієвий сплав ФСМг7, графітостабілізуючим модифікатором виступав феросиліцій ФС75. Кількість модифікуючих добавок, які завантажувались в реакційні камери, приймали з розрахунку 1,5% від маси оброблюваного чавуну. Температура заливання металу в ливарну форму складала 1400...1420°С. Базовий (вихідний) чавун доевтектичного складу (2,6...3,0% С; 0,5...0,9% Si; 0,4...0,6% Мn; до 0,040% Р; до 0,020% S) виплавляли в індукційній печі типа ІСТ-006. Заливання ливарної форми здійснювали ручним розливним ковшем конічного типу. Виливки тверднули і охолоджувалися в ливарній формі, після чого проводилася їх вибивка з форми. Після очищення одержаних виливків від формувальної суміші, вони розламувалися на дві приблизно рівні частини по довжині, після чого з них вирізувалися зразки для дослідження структури, визначення хімічного складу і вимірювання твердості по Бринеллю. Якість виливків оцінювалась по характеру зламу, формі, кількості, розмірах і характеру розподілу графітних включень, характеру металічної основи, кількості перліту і фериту, хімічному складу чавуна і його твердості по Бринеллю. Вивчення характеристик графіту проводили на не травлених мікрошліфах, металічної основи - на мікрошліфах після їх травлення 4%-ним розчином азотної кислоти в етиловому спирті. Як показали результати проведених експериментів, реалізація пропонованого способу забезпечує отримання з одного базового розплаву 5 чавуну доевтектичного складу в загальній ливарній формі окремих виливків з різною структурою і властивостями. Так, перший виливок, порожнина форми якого заповнювалася вихідним чавуном без будь-якої додаткової обробки мав структуру білого чавуну в периферійних зонах з твердістю 380...420НВ і структуру половинчастого чавуну з відсіром в центральній зоні виливка. Додаткова дія хрому, що перейшов з ферохрому ФХ200 і засвоївся чавуном другого виливка при внутрішньоформовій обробці вихідного чавуну в відповідній реакційній камері ливникової системи, забезпечила отримання структури білого чавуну у всьому об'ємі (перерізі) виливка і підвищення твердості чавуну до 440...450НВ. Третій виливок, залитий чавуном після внутрішньоформової обробки в відповідному розгалуженні ливникової системи графітизуючим сплавом ФС75, закристалізувався з сірого чавуну з пластинчастим графітом у всьому перетині з твердістю 180...200НВ. Внутрішньоформова обробка розплаву вихідного чавуну сфероїдизуючим і одночасно графітизуючим сплавом ФСМг7 забезпечила отримання четвертого виливка з високоміцного чавуну з кулястим графітом з перліто-феритною матрицею твердістю 200...220НВ. Джерела інформації 1. Литейное производство: Учебник для металлургических специальностей вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. //Под общ. ред. А. М. Михайлова. - М.: Машиностроение, 1987. - 256с. 2. McCaulay J.L. Production of nodulagraphite iron casting by the inmold-process. - Foundry trade journal, 1971, №4, p.327-332, 335. 27682 6