Екзотермічна суміш для металургійного наплавлення литого твердого сплаву вкзл

Екзотермічна суміш для одержання литого твердого сплаву ВКЗл, яка містить карбон, оксид вольфраму та алюміній, яка відрізняється тим, що екзотермічна суміш скомпонована з оксиду вольфраму і алюмінієвого порошку у вигляді млива алюмінієвої стружки та карбону у вигляді млива графітових електродів, і додатково як зв'язку містить литий сплав порошку кобальту або його оксиди у перерахунку на кобальт при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: WO3 73,0-77,5 C 3,0-8,5 Со 3,5-4,5 Аl решта. Винахід належить до металургії, а саме до ливарного виробництва та до металотермії і може бути використаний при виготовленні різальної та вимірювальної (контрольної) частин інструментів, напрямних елементів верстатів (обладнання) та ін. Відома екзотермічна суміш для металотермічних ливарних додатків бронзових виливків [1]. Недоліком цієї екзотермічної суміші є те, що її хімічний склад не дозволяє отримувати литий твердий сплав ВКЗл. Найбільш близькою до тої, що заявляється, є екзотермічна суміш для отримання термітних швидкорізальних сталей [2], яка містить залізну окалину, карбон, оксид вольфраму та порошок алюмінієвий марок ПА-3-ПА-6 ГОСТ 6058-73 і яка, крім окалини, карбону, оксиду вольфраму і порошку алюмінію, містить оксиди або порошки легуючих елементів (хром металевий ГОСТ5905-79, ферохром ФХ65-7А ГОСТ 47570-79, силікокальцій С40Л10 ГОСТ 4762-71, феросиліцій ФС65АлЗ, 5 ГОСТ 1415-78, ферованадій (75 %-ий)), а окалина використовується у вигляді відходів ковальського і прокатного виробництв, при цьому склад екзотермічної суміші такий, мас. %: 1) для сталі (аналог промислової) Р18л: хром металевий 2,5-3,4 ГОСТ5905-79 або ферохром (3,9-5,2); ФХ65-7А 65 %-ий ГОСТ 47570-79 силікокальцій С40Л10 ГОСТ 4762-71 та феросиліцій 1,5-2,0; ФС65АлЗ, 5 ГОСТ 1415-78 ферованадій (75 %-ий) 1,1-1,4; карбон 1,3-1,5; молібден 0,7; оксид вольфраму WO3 18,7-23,1; порошок алюмінієвий марок ПА17,1-18,5 З-ПА-6 ГОСТ 6058-73 (17,5-19,0), залізна окалина F3P4 у вигляді відходів ковальського і прокатного решта; виробництв 96489 (11) UA (19) 2) для сталі (аналог промислової) Р12л: хром металевий ГОСТ5905-79 або ферохром ФХ65-7А 65 %-ий ГОСТ 47570-79 силікокальцій С40Л10 ГОСТ 476271 та феросиліцій ФС65АлЗ, 5 ГОСТ 1415-78 (13) C2 (21) a200912668 (22) 07.12.2009 (24) 10.11.2011 (46) 10.11.2011, Бюл.№ 21, 2011 р. (72) ЖИГУЦ ЮРІЙ ЮРІЙОВИЧ, СКИБА ЮЛІЙ ЮЛІЙОВИЧ (73) ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД "УЖГОРОДСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ" (56) UA 27948 U, 26.11.2007 Заявка UA а200810064, 10.12.2008 US 6627013 B2, 30.09.2003 GB 563145 A, 01.08.1944 Жуков А. А. и др. Получение литых инструментальных сталей в результате горения термитных 2,4-3,3 (3,8-5,1); 1,5-2,0; 3 96489 4 твердого сплаву ВК3л необхідного хімічного складу. Задача винаходу полягає у отриманні високоперегрітого литого твердого сплаву ВК3л з оксидів легуючих елементів або їх порошків при їх відновленні алюмінієм і при мінімальному випалюванні легуючих елементів. Поставлена задача вирішується таким чином, що екзотермічна суміш для отримання литого твердого сплаву ВК3л, яка містить карбон, оксид вольфраму та алюміній, яка відрізняється тим, що екзотермічна суміш скомпонована з оксиду вольфраму і алюмінієвого порошку у вигляді млива алюмінієвої стружки та карбону у вигляді млива графітових електродів, і додатково як зв'язку литого сплаву використовують порошок кобальту або його оксиди у перерахунку на кобальт при певному співвідношенні компонентів, мас. %: WO3 73,0-77,5; C 3,0-8,5; Со 3,5-4,5; Al решта. Переваги використання екзотермічної суміші даного складу полягають у тому, що вона дозволяє отримувати литий твердий сплав ВК3л в умовах ремонтних майстерень, цехів та інших виробничих приміщень не пристосованих для звичайних методів плавлення сплавів при використанні відходів металорізального виробництва, а також з'являється можливість здійснювати металургійне наплавлення поверхонь литим твердим сплавом ВК3л. У складі металотермічної шихти використано оксид вольфраму, що відновлюється алюмінієм. Проведено відповідні термохімічні та термокінетичні розрахунки на основі стехіометричного складу компонентів із врахуванням засвоєння їх з шихти. Приклад конкретного використання. Використовується сплав, отриманий у металотермічному реакторі в результаті горіння термітної суміші відповідного складу. Алюмінієвий порошок у даному складі шихти може бути замінений на мливо алюмінієвої стружки - відходи металорізального виробництва. Замість порошку карбону може використовуватись графіт, сажа та ін. Характеристики синтезованого литого твердого сплаву ВК3л (межа міцності на розтяг в, питома маса , твердість HRA, коефіцієнт теплового розширення а, межа міцності на згин u) наведені у табл. 1. ферованадій (75 %-ий) 1,2-1,9; карбон 1,3-1,6; молібден 0,7; оксид вольфраму WO3 15,2-17,0; порошок алюмінієвий марок ПА-3- 18,3-19,4 ПА-6 ГОСТ 6058-73 (18,6-19,9); залізна окалина F3O4 у вигляді відходів ковальського і прокатного виробництв решта; 3) для сталі (аналог промислової) Р9л: хром металевий ГОСТ5905-79 або ферохром ФХ65-7А 65 %-ий ГОСТ 3,3-4,4 47570-79 (5,1-6,8); силікокальцій С40Л10 ГОСТ 476271 та феросиліцій ФС65АлЗ, 5 1,5-2,0; ГОСТ 1415-78 ферованадій (75 %-ий) 1,2-1,9; карбон 1,4-1,7; молібден 0,7; оксид вольфраму WO3 9,3-11,2; порошок алюмінієвий марок ПА-3- 19,6-20,6 ПА-6 ГОСТ 6058-73 (20,0-21,2); залізна окалина F3O4 у вигляді відходів ковальського і прокатного виробництв решта; 4) для сталі (аналог промислової) Р6М3л: хром металевий ГОСТ5905-79 або ферохром ФХ65-7А 65 %-ий ГОСТ 2,4-3,5 47570-79 (3,8-5,3); силікокальцій С40Л10 ГОСТ 476271 та феросиліцій ФС65Ал3, 5 1,5-2,0; ГОСТ 1415-78 ферованадій (75 %-ий) 1,9-3,1; карбон 1,4-1,7; молібден 2,8-3,3; оксид вольфраму WO3 6,1-8,3; порошок алюмінієвий марок ПА-3- 19,5-21,0 ПА-6 ГОСТ 6058-73 (19,8-21,5); залізна окалина F3O4 у вигляді відходів ковальського і прокатного виробництв решта. Вміст сірки і фосфору для всіх складів шихт складає не більше 0,02 %. Недоліком прототипу є неможливість утворення в результаті горіння рідкого високоперегрітого Таблиця1 Фізико-механічні властивості синтезованого литого твердого сплаву Сплав ВК3л в, МПа , (10 ), кг/м 1150 14,8 3 3 , (10 ), мм/мм-°С 3,7 Найбільш важливим показником, крім твердості, який визначає різальні властивості твердого сплаву, є його теплостійкість. Для литого твердого сплаву ВК3л теплостійкість рівна 1130-1140 °C. 6 Твердість, HRA u, МПа 88-90 1120-1200 Отримані дані дозволяють стверджувати, що литий твердий сплав ВК3л може застосовуватися для процесу різання, демонструючи властивості, не гірші ніж сплав, що отримані промисловими методами. 5 Техніко-економічна ефективність. Використання екзотермічного плавлення економічно доцільне у випадках, коли потрібно терміново (за лічені секунди) отримати литий твердий сплав ВКЗл при відсутності джерел електроенергії, складного обладнання для плавлення металу та ін., тобто в ремонтних неспеціалізованих майстернях і навіть "польових" умовах, що дасть очікуваний економічний ефект у розмірі 1,0 млн. грн. Насправді ефект від використання литого твердого сплаву ще більший тому, що у виробництво повертається також алюміній, який отримується з алюмінієвої стружки (відходи металорізального виробництва), а також замість порошку карбону можна використовувати мливо графітових електродів (відходи металургійного виробництва). Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 96489 6 Винахід може бути застосований у інструментальному виробництві при терміновому виготовленні заготовок інструментів (наприклад різців), а також при термітному наплавленні інструментальних матеріалів на поверхні заготовок у ремонтних цехах. Джерела інформації: 1. Патент України № 70176А МПК: 7С22С1/00, С21С1/08. Екзотермічна суміш для металотермічних ливарних додатків бронзових виливків/ Ю.Ю. Жигуц, Ю.Ю. Скиба. Опубл. 15.09.2004. - Бюл. № 9. 2. Патент України на корисну модель № 39156 МПК: С22С1/00 Екзотермічна суміш для отримання термітних швидкорізальних сталей/ Ю.Ю. Жигуц, Ю.Ю. Скиба. Опубл. 10.02.2009.; - Бюл. № 3 прототип. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601