Спосіб відцентрового лиття двошарових виливків з диференційованими структурою й властивостями

Реферат: UA 93949 U UA 93949 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до ливарного виробництва, а саме до способів відцентрового лиття, й може бути використана при виготовленні двошарових виливків з диференційованими структурою й властивостями в різних шарах, у тому числі з одного базового розплаву. Відомий спосіб відцентрового лиття двошарових прокатних валків, який включає послідовне заливання з певним часовим інтервалом у виливницю відцентрової машини двох видів чавуну: легованого хромонікелевого для формування відбіленого зносостійкого робочого шару валка й сірого або магнієвого високоміцного - для серцевини валка [1]. Найбільш близьким за технічною суттю й результату, що досягається, аналогом до технічного рішення, що заявляється, є спосіб відцентрового лиття чавунних труб шляхом послідовного заливання виливниці двома чавунами різного хімічного складу для формування зовнішнього й внутрішнього шарів труби. При цьому зовнішній шар труби заливають "м'яким" чавуном, який вміщує 1,8-2,6 % кремнію і складає 20-60 % загальної витрати рідкого металу, у той час, як внутрішній шар труби заливають "жорстким" чавуном з вмістом кремнію 0,6-1,6 % через 0,2-2,0 сек. на шар, утворений першим струменем [2]. Загальними суттєвими ознаками відомого способу й того, що заявляється, є послідовне заливання у виливницю, що обертається, окремих порцій розплаву для формування зовнішнього і внутрішнього шарів виливка. Недоліком відомого способу виробництва двошарових виливків з диференційованими властивостями є необхідність використання для заливання виливниці двох різних за складом і властивостями розплавів. 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 доведенням частини розплаву до заданого складу в іншому плавильному агрегаті, окремому міксері, або ж шляхом модифікування, легування, або іншої попередньої обробки частини розплаву в міксері, ковші, або іншому агрегаті. Усе це ускладнює й здорожує технологічний процес, призводить до збільшення часу на плавку металу й знижує продуктивність праці, є причиною підвищеної витрати легуючих елементів і електроенергії, і веде до збільшення собівартості литва. Крім цього для реалізації способу потрібна чітка синхронізація процесів виплавки двох різнорідних сплавів або виплавки й наступного доведення окремих порцій розплаву шляхом додаткової обробки в міксері, ковші або іншому агрегаті для одержання різних властивостей металу після затвердіння виливка. В основу корисної моделі поставлена задача усунення вказаних недоліків і розширення технологічних можливостей виготовлення двошарових виливків із заданими диференційованими структурою й властивостями металу в зовнішньому та внутрішньому шарах з використанням для заливання ливарної форми одного базового розплаву, а також створення більш широких можливостей впливу й цілеспрямованої дії на структуру й властивості металу з урахуванням хімічного складу розплаву при заливанні, розширення номенклатури відцентролитих виливків. Поставлена задача вирішується тим, що в способі відцентрового лиття двошарових виливків з диференційованими структурою і властивостями, який полягає в послідовному заливанні у виливницю, що обертається, окремих порцій розплаву для формування зовнішнього і внутрішнього шарів, зовнішній шар заливають вихідним (базовим) розплавом, який у реакційній камері ливникової системи спеціального заливально-модифікувального пристрою установки відцентрового лиття проходить внутрішньоформову обробку (модифікування, легування, тощо) дрібнодисперсним, порошкоподібним, дробленим, зернистим, гранульованим або брикетованим модифікатором, лігатурою або іншого добавкою (присадкою, компонентом), у той час як внутрішній шар виливка заливається тим же вихідним (базовим) розплавом без будь-якої попередньої (додаткової) обробки. Внутрішньоформова обробка розплаву безпосередньо в процесі заливання виливниці внаслідок легуючого або модифікуючого впливу добавки, або окремих її компонентів (хімічних елементів або речовин), призводить до формування іншої структури, а, отже, до зміни властивостей металу зовнішнього шару виливка, у порівнянні з вихідним сплавом і металом внутрішнього шару, завдяки чому, у випадку не змішування розплавів, досягається диференціація властивостей металу в зовнішньому і внутрішньому шарах виливка. Пропонований спосіб може застосовуватися для виготовлення виливків з диференційованими властивостями з будь-яких сплавів із внутрішньоформовою обробкою розплаву будь-якими дрібнодисперсними, порошкоподібними, зернистими, гранульованими або брикетованими добавками, і в першу чергу для виробництва біметалевих (двошарових) чавунних виливків з використанням технології графітизувального, карбідостабілізувального або сфероїдизувального модифікування чавуну в ливарній формі. 1 UA 93949 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Розглянемо реалізацію способу на прикладі отримання двошарового чавунного виливка типу труби, зовнішній шар якої повинний мати структуру й властивості високоміцного чавуну з кулястим графітом, тоді як внутрішній шар має бути виконаний з сірого чавуну з пластинчастим графітом. Приклад 1. Для виготовлення двошарового чавунного виливка типу труби з зовнішнім діаметром 100 мм і довжиною 250 мм, який повинен мати структуру і властивості високоміцного чавуну з кулястим графітом у зовнішньому шарі і сірого чавуну з пластинчастим графітом у внутрішньому шарі, стальну виливницю відцентрової машини заливали через заливально-модифікувальний пристрій, який містить незалежні одна від одної (автономні) ливникові системи. При цьому розплав базового чавуну для формування зовнішнього шару виливка надходить у виливницю, що обертається зі швидкістю 950 об/хв., через канали першої ливникової системи, де базовий чавун для формування структури і властивостей високоміцного чавуну з кулястим графітом проходить внутрішньоформову обробку дробленим модифікатором VL63(M) з розміром часток 1,0-2,5 мм, який попередньо був поміщений в реакційну камеру ливникової системи заливальномодифікувального пристрою установки відцентрового лиття. Після тимчасової витримки залитого металу впродовж 60 с для утворення твердого зовнішнього шару внутрішній шар заповнюється через канали другої, незалежної від першої (автономної), ливникової системи розплавом базового чавуну без будь-якої попередньої обробки. Вихідний (базовий) чавун складу (3,34 % С; 2,05 % Si; 0,34 % Мn; 0,023 % S; 0,038 % Р; решта Fe) виплавляли в індукційній печі типа ІСТ-006. Заливання ливарної форми проводили ручним розливним ковшем конічного типу при температурі рідкого чавуну 1450 °C. Виливок тверднув і охолоджувався у виливниці, після чого його виймали з виливниці. Після цього виливок розколювався на дві приблизно рівні частини перпендикулярно поздовжній вісі. Якість одержаної двошарової чавунної труби оцінювали по характеру зламу, 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 виявляються два характерні шари: зовнішній шар сріблястого кольору високоміцного чавуну і шар темно-сірого кольору сірого чавуну з пластинчастим графітом. Мікроструктура модифікованого чавуну в зовнішньому шарі виливка складається з перлітоферитної металевої матриці з включеннями графіту кулястої форми з твердістю 260…270 НВ. У внутрішньому шарі виливка, який заповнювався базовим чавуном без будь-якої обробки закристалізувався типовий сірий чавун перліто-феритного класу з включеннями пластинчастого графіту. Твердість чавуну в цій зоні складає 160…170 HB. Між двома характерними шарами, які відповідають чавунам різних типів, спостерігається чітка межа розділу з вузькою перехідною зоною. Джерела інформації: 1. Стрижов Г.С. и др. Центробежная отливка прокатных валков / Г.С. Стрижов, Г.С. Мирзоян, В.Е. Карсский, П.П. Дорощенко, В.Г. Тиняков, В.А. Панов, Н.А. Будагьянц, Б.Н. Максимов, В.И. Митин /Литейное производство. - 1969. - № 4. - С. 4-5. 2. Авторское свидетельство СССР № 447216 кл. В22D 13/02. Способ центробежного литья чугунных труб /Иванов В.Г., Двоскин П.М., Гольдштейн Л.Б. и др. Заявл. 07.06.1973 г. опубл. 25.10.1974 г. Бюллетень № 39. 18.09.1975 г. 45 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 Спосіб відцентрового лиття двошарових виливків з диференційованими структурою і властивостями, який полягає в послідовному заливанні у виливницю, що обертається, окремих порцій розплаву для формування зовнішнього і внутрішнього шарів, який відрізняється тим, що зовнішній шар заливають вихідним (базовим) розплавом, який у реакційній камері ливникової системи спеціального заливально-модифікувального пристрою установки відцентрового литва проходить внутрішньоформову обробку (модифікування, легування тощо) дрібнодисперсним, порошкоподібним, дробленим, зернистим, гранульованим або брикетованим модифікатором, лігатурою або іншою добавкою (присадкою, компонентом), у той час як внутрішній шар виливка заливається тим же вихідним (базовим) розплавом без будь-якої попередньої (додаткової) обробки. 2 UA 93949 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 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