Спосіб виготовлення виливків з диференційованими структурою і властивостями з одного базового розплаву

Спосіб виготовлення виливків з диференційованими структурою і властивостями з одного вихідного (базового) розплаву, що включає послідовне заливання вихідного (базового) розплаву в ливарну форму через загальний стояк і канали ярусної (поверхової) ливникової системи, який відрізня 3 32713 синхронізація процесів виплавки двох різнорідних сплавів або виплавки і наступного доведення окремих порцій розплаву шляхом додаткової обробки в печі, міксері, ковші, автоклаві або іншому агрегаті для одержання різних властивостей металу після затвердівання виливка. В основу корисної моделі поставлена задача виключення необхідності попереднього, до заливання ливарної форми, приготування двох різних сплавів, а отже виключення необхідності установки двох плавильних агрегатів, спрощення і здешевлення процесу лиття і розширення технологічних можливостей виготовлення багатошарових, включаючи біметалеві, виливків із заданими диференційованими структурою і властивостями металу в об'ємі, в різних частинах, або на окремих поверхнях виливка з використанням для заливання ливарної форми одного вихідного (базового) сплаву. Поставлена задача вирішується тим, що для виготовлення виливків з диференційованими структурою і властивостями в об'ємі, в різних їхні х частинах, або на різних поверхнях використовується виплавлений в одному плавильному агрегаті, один вихідний (базовий) розплав, що послідовно, безупинно або з визначеним тимчасовим інтервалом витримки, заливається в порожнину ливарної форми через ярусну (поверхову) ливникову систему з загальним стояком і живильниками, які підводять розплав до виливка на різних рівнях по висоті. Одержання диференційованих властивостей металу в об'ємі, в різних частинах, або на окремих поверхнях виливка досягається за рахунок того, що рідкий метал, спочатку без будь якої обробки (вихідний) надходить у ливарну форму через канали першого (нижнього) ярусу (поверху) ливникової системи, у той час як верхня частина порожнини форми, що залишилася не заповненою на попередній стадії заливання, заповнюються через канали другого (верхнього) ярусу ливникової системи, де розплав проходить внутрішньоформову обробку дрібнодисперсним порошкоподібним, зернистим, гранульованим або брикетованим модифікатором, лігатурою або іншою добавкою, поміщеною в ливарній формі в каналах ливникової системи на шляху р уху рідкого металу. Заливання здійснюється без перерви або залита попередня порція розплаву витримується визначений час до початку заливання наступної порції для утворення твердої або твердо-рідкої кірки на дзеркалі металу, що буде бар'єром, який перешкоджає перемішуванню рідкого металу в об'ємі виливка. Внутрішньоформова обробка розплаву другої залитої порції внаслідок легуючого або модифікуючого впливу добавки, або окремих її компонентів (хімічних елементів або речовин), приводить до формування іншої структури, а, отже, до зміни властивостей металу, що заповнює цю частину виливка, в порівнянні зі структурою і властивостями вихідного базового розплаву, завдяки чому, у випадку не змішування сплавів, що заливаються, досягається диференціація властивостей металу в об'ємі, в різних частинах, або на різних поверхнях виливка. Пропонований спосіб може застосовуватися для виготовлення виливків з диференційованими 4 структурою і властивостями з будь-яких сплавів із внутрішньоформовою обробкою розплаву будьякими порошкоподібними, зернистими, гранульованими або брикетованими добавками, в тому числі для виробництва біметалевих або багатошарових виливків з використанням технології графітизувального, карбідостабілізувального і сфероїдизувального модифікування чавуна в ливарній формі. Розглянемо реалізацію способу на прикладі отримання двошарового чавунного виливка типу вертикальної плити, одна частина якого повинна мати структур у і властивості твердого зносостійкого білого чавун у, тоді як інша частина виливка виконується з сірого чавуну з пластинчастим графітом. Приклад 1 Для отримання двошарового чавунного виливка 1 (Фіг.1) типу вертикальної плити розмірами 200х200х30мм, який повинен мати структур у і властивості твердого зносостійкого білого чавуну в нижній частині і сірого чавуну з пластинчастим графітом у верхній по заливці частині виливка, разову ливарну форму, вигото влену з піщаноглинистої формувальної суміші, заливали через канали ярусної (поверхової) ливникової системи базовим (вихідним) доевтектичним чавуном, схильним до кристалізації з вибіленням відповідно до метастабільної діаграми стану залізо-цементит. Нижня за положенням в формі частина виливка заливалася через загальний стояк 2 і канали першого (нижнього) ярусу (поверху) 3 ливникової системи базовим (вихідним) чавуном без будь-якої додаткової обробки. Після тимчасової витримки впродовж 60с залитого металу для утворення твердої або твердо-рідкої кірки на його дзеркалі порожнина ливарної форми, формуюча верхню частину виливка, заповнювалася через загальний стояк 2 і канали другого (вер хнього) ярусу (поверху) 4 ливникової системи, де в спеціальній проміжній реакційній камері 5 на шляху руху рідкого металу до виливка розміщувалася зерниста графітизувальна добавка 6 для внутрішньоформової обробки розплаву під час заливки ливарної форми з метою отримання структури і властивостей сірого чавун у з пластинчастим графітом. Вихідний чавун доевтектичного складу (2,6...3,0%С; 0,6...0,8%Si; 0,3...0,4% Мn; до 0,020%S; до 0,040%Р; решта Fe), схильний до кристалізації з вибіленням, виплавляли в індукційній печі типу ІСТ-006. Заливання ливарної форми проводили ручним розливним ковшем конічного типу при температурі 1450...1470°С. В якості графітизувальної добавки, яка розміщувалась в проміжній реакційній камері верхнього ярусу ливникової системи, використовувався дроблений феросиліцій ФС75 з розмірами часток 1,0...2,5мм в кількості 2,0% від маси рідкого чавуну, який проходить через реакційну камеру. Виливок затвердівав і охолоджувався в ливарній формі, після чого проводилась його вибивка з форми. Після очищення одержаного виливка від формувальної суміші, він розбивався на дві приблизно рівні частини перпендикулярно основи. Якість одержаного двошарового чавунного виливка оцінювали по характеру і кольору зламу, 5 32713 мікроструктурі і твердості по Бринеллю в різних точках перетину виливка. Як показують результати проведених експериментів з реалізації пропонованого способу отримання виливка з диференційованими властивостями, на зламі одержаного виливка чітко виявляються дві характерні зони: нижня зона товщиною приблизно 45...50мм білого чавуну і зона темно-сірого кольору сірого чавун у з пластинчастим графітом (Фіг.2). Мікроструктура чавуну в нижній частині виливка (Фіг.3 - не травлений мікрошліф і Фіг.4 - мікрошліф після травлення 4% розчином азотної кислоти в е тиловому спирті) практично не відрізняється від структури ви хідного чавун у і складається з продуктів розпаду первинних кристалів аустеніту і ледебуритної евтектики з твердістю 380...410НВ. У верхній частині виливка, яка заповнювалася чавуном, модифікованим у формі феросиліцієм, закристалізувався типовий сірий чавун перлітоферитного класу (Фіг.5 - не травлений мікрошліф, Комп’ютерна в ерстка О. Рябко 6 Фіг.6 - травлений мікрошліф) з металічною матрицею, яка характеризується балом П70(Ф30), з включеннями пластинчастого графіту прямолінійної ПГф1 і гніздо подібної ПГф4 форми з довжиною пластин графіту ПГд180 і кількістю включень ПГ10. Твердість чавун у в цій зоні складає 210...230НВ. Між двома характерними зонами, які відповідають чавунам різних типів, спостерігається досить чітка межа розділу з вузькою перехідною зоною. Джерела інформації 1. Лузан П. П. Способ получения многослойных литых деталей. Авторское свидетельство №195065, кл.31с, 17; заявл.21.12.65, опубл. в оф. бюллет. изобр. 1967, №9. 2. Снежко А. А., Лузан П. П. Демпфирующая способность станочного чугунного лиття с дифференцированными физико-механическими свойствами / В сб. «Многослойное лите». - Киев. - 1970. С.65-79. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601