Спосіб виготовлення виливків з диференційованими структурою і властивостями

Реферат: Спосіб виготовлення виливків з диференційованими структурою і властивостями, що полягає в роздільному заливанні розплаву через незалежні (автономні) ливникові системи, розташовані на різних рівнях, в порожнину ливарної форми, яка оснащена горизонтальною перегородкою, розташованою в зоні контакту сплавів, що заливаються, причому на верхній стороні горизонтальної перегородки розміщується шар дрібнодисперсного порошкоподібного, дробленого, зернистого, гранульованого або брикетованого модифікатора, лігатури або іншої добавки, де відбувається внутрішньоформова обробка розплаву, що заливається через другу ливникову систему. UA 93898 U (12) UA 93898 U UA 93898 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі машинобудування, а саме до ливарного виробництва, і може бути використана при виготовленні виливків з диференційованими структурою і властивостями в різних частинах або зонах виробу. Відомий спосіб одержання багатошарових литих деталей шляхом послідовного заповнення ливарної форми різними сплавами, який з метою виключення змішування сплавів, що заливаються, передбачає заповнення форми через самостійні ливникові системи, розташовані на різних рівнях [1]. Найбільш близьким за технічною суттю і результатом, що досягається, аналогом до технічного рішення, що заявляється, є спосіб одержання багатошарових виливків, який полягає в роздільній подачі сплавів різного складу через автономні ливникові системи, розташовані на різних рівнях, в порожнину ливарної форми, яка з метою стабілізації розмірів перехідної зони в різних перетинах виливка і забезпечення якісного дифузійного зв'язку сплавів оснащена горизонтальною перегородкою, розташованою в зоні контакту сплавів, що заливаються, на верхній стороні якої розміщується шар легкоплавкого порошкоподібного шлакового покриття [2]. Загальними суттєвими ознаками відомого способу і того, що заявляється, є роздільне заливання розплаву через незалежні (автономні) ливникові системи, розташовані на різних рівнях, в порожнину ливарної форми, яка оснащена горизонтальною перегородкою, розташованою в зоні контакту сплавів, що заливаються. Недоліком відомого способу виробництва двошарових виливків з диференційованими властивостями є необхідність використання для заливання ливарної форми двох різних за складом і властивостями сплавів. Це викликає необхідність установки двох плавильних агрегатів для виплавки двох різнорідних сплавів або ж використання одного плавильного агрегату для виплавки базового сплаву, але з наступним, до заливання в ливарну форму, доведенням частини розплаву до заданого складу в іншому плавильному агрегаті, окремому міксері або ж шляхом модифікування, легування або іншої обробки частини розплаву в ковші, автоклаві або іншому агрегаті. Усе це ускладнює і здорожує технологічний процес і веде до збільшення собівартості литва. Крім того, для реалізації способу потрібна чітка синхронізація процесів заливання ливарної форми та виплавки двох сплавів або виплавки і наступного доведення окремих порцій розплаву шляхом додаткової обробки в печі, міксері, ковші, автоклаві або іншому агрегаті для одержання різних властивостей. В основу корисної моделі поставлена задача виготовлення виливків з диференційованими властивостями в різних їхніх частинах (зонах) з одного вихідного (базового) розплаву, 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 двошарових та багатошарових виливків із заданими диференційованими структурою і властивостями металу в різних частинах (шарах або зонах). Поставлена задача вирішується тим, що для виготовлення виливків з диференційованими структурою і властивостями в різних їх частинах (зонах) використовується виплавлений в одному плавильному агрегаті, один вихідний (базовий) розплав, що роздільно заливається через незалежні одна від одної (автономні) ливникові системи, що розташовані на різних рівнях, в порожнину ливарної форми, яка оснащена горизонтальною перегородкою, розташованою в зоні контакту сплавів, що заливаються, на верхній стороні якої розміщується шар дрібнодисперсного порошкоподібного, дробленого, зернистого, гранульованого або брикетованого модифікатора, лігатури або іншої добавки, де відбувається внутрішньоформова обробка розплаву, що заливається через другу ливникову систему, що призводить до зміни його властивостей в порівнянні з базовим розплавом. Одержання диференційованих властивостей металу в різних частинах або зонах виливка досягається за рахунок того, що рідкий метал, що заповнює одну частину виливка, надходить у ливарну форму через канали першої ливникової системи без будь-якої обробки (вихідний), у той час як інша порожнина форми, що залишилася незаповненою, заповнюються через канали незалежної від першої (автономної) ливникової системи тим же базовим розплавом, який проходить внутрішньоформову обробку (модифікування, легування і т. і.) дрібнодисперсним, порошкоподібним, зернистим, гранульованим або брикетованим модифікатором, лігатурою або іншою добавкою, розміщеною в порожнині ливарної форми на верхній стороні горизонтальної перегородки. Внутрішньоформова обробка розплаву, який заливається в форму через другу ливникову систему, внаслідок легуючого або модифікуючого впливу добавки, або окремих її компонентів (хімічних елементів або речовин), приводить до зміни властивостей металу в порівнянні з базовим розплавом, яким через першу ливникову систему заповнюється нижня частина 1 UA 93898 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 виливка, в результаті чого, у випадку не змішування сплавів, що заливаються, досягається диференціація структури і властивостей металу в різних частинах (шарах або зонах) виливка. Пропонований спосіб може застосовуватися для виготовлення виливків з диференційованими властивостями з будь-яких сплавів із внутрішньоформовою обробкою розплаву будь-якими порошкоподібними, зернистими, гранульованими або брикетованими добавками, в тому числі для виробництва двошарових або багатошарових виливків з використанням технології графітизувального, карбідостабілізувального і сфероїдизувального модифікування чавуна в ливарній формі. Отримання багатошарових виливків із трьох і більше шарів досягається установкою на відповідних рівнях ливарної форми спеціальних перегородок з розміщеними різними за функціональним призначенням і дією на розплав добавками для внутрішньоформової обробки розплаву і послідовної заливки через автономні ливникові системи під кожну перегородку базового розплаву. Розглянемо реалізацію способу на прикладі отримання двошарового чавунного виливка типу горизонтального бруса, одна частина (нижня) якого повинна мати структуру і властивості білого чавуну, тоді як інша частина (верхня) виливка формується з сірого чавуну з пластинчастим графітом. Приклад 1. Для виготовлення двошарового чавунного виливка типу горизонтального бруса розмірами 240*120*50 мм і масою 10 кг, який повинен мати структуру і властивості білого чавуну в нижній частині і сірого чавуну з пластинчастим графітом у верхній частині, з піщано-глинистої формувальної суміші виготовляли разову ливарну форму, в порожнину якої перед збиранням приблизно на половині висоти вставляли стальну пластину товщиною 2,0 мм, яка відігрівала роль горизонтальної роздільної перегородки, зверху якої розміщували шар подрібненого феросиліцію ФС75 з розмірами часток 1,0…1,5 мм в кількості 2,0 % від маси верхньої частини бруса. Зібрану форму заливали через канали двох незалежних (автономних) ливникових систем розплавом базового (вихідного) доевтектичного чавуна, схильного до кристалізації з вибіленням відповідно до метастабільної діаграми стану залізо-цементит. При цьому нижня за положенням в формі частина виливка до горизонтальної перегородки заливалася через канали першої ливникової системи вихідним чавуном без будь-якої додаткової обробки. Після цього порожнина ливарної форми, формуюча верхню частину виливка (над горизонтальною перегородкою з розміщеною добавкою), заливалася через другу ливникову системи розплавом того ж вихідного (базового) чавуну. Вихідний чавун доевтектичного складу (2,6…3,0 %С; 0,4…0,6 %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 IСТ-006. Заливання ливарної форми проводили ручним розливним ковшем конічного типу. Виливок затвердівав (тверднув) 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 подовжньої осі. Якість одержаного двошарового чавунного виливка оцінювали по характеру зламу, мікроструктурі і твердості по Бринеллю в різних точках перетину виливка. Як показують результати проведених експериментівз реалізації пропонованого способу отримання виливка з диференційованими властивостями, на зламі одержаного виливка виявляються дві характерні зони: нижня зона білого чавуну і зона темно-сірого кольору чавуну з пластинчастим графітом. Мікроструктура чавуну в нижній частині виливка практично не відрізняється від структури вихідного чавуну і складається з продуктів розпаду первинних кристалів аустеніту і ледебуритної евтектики з твердістю 390…410 НВ. У верхній частині виливка, яка заповнювалася чавуном, модифікованим у формі феросиліцієм ФС75, закристалізувався типовий сірий чавун перлітного класу з включеннями пластинчастого графіту. Твердість чавуну в цій зоні складає 220…230 НВ. Між двома характерними зонами, які відповідають чавунам різних типів, в зоні розташування стальної перегородки спостерігається досить чітка межа розділу з вузькою перехідною зоною. Джерела інформації: 1. Лузан ПП. Способ получения многослойных литых деталей. Авторское свидетельство СССР № 195065, кл. 31с, 17; заявл.21.12.65, опубл. в оф. бюллет. изобр. 1967, № 9. 2. Лузан ПП. , Костенко Г.Д., Кучемасов Ю.С, Снежко А.А. Форма для получения многослойных отливок. Авторское свидетельство СССР № 471158, кл. В 22d 19/00; заявл. 11.07.73, опубл. 25.05. 1975. Бюллетень № 19. 2 UA 93898 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Спосіб виготовлення виливків з диференційованими структурою і властивостями, що полягає в роздільному заливанні розплаву через незалежні (автономні) ливникові системи, розташовані на різних рівнях, в порожнину ливарної форми, яка оснащена горизонтальною перегородкою, розташованою в зоні контакту сплавів, що заливаються, який відрізняється тим, що на верхній стороні горизонтальної перегородки розміщується шар дрібнодисперсного порошкоподібного, дробленого, зернистого, гранульованого або брикетованого модифікатора, лігатури або іншої добавки, де відбувається внутрішньоформова обробка розплаву, що заливається через другу ливникову систему. Комп’ютерна верстка І. Мироненко 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 3