Спосіб відцентрового лиття виливків з диференційованими структурою та властивостями

Реферат: UA 93953 U UA 93953 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до ливарного виробництва, а саме до способів відцентрового лиття, і може бути використана при виготовленні двошарових і багатошарових виливків з диференційованими структурою та властивостями в різних шарах, в тому числі з одного базового розплаву. Відомий спосіб відцентрового лиття біметалевих кислототривких труб, який включає обертання виливниці та почергову подачу в неї різних за хімічним складом розплавів, коли з метою підвищення експлуатаційних властивостей кислототривких труб як шар, що плакує, заливають феросилід [1]. Відомий також спосіб відцентрового лиття двошарових прокатних валків, який включає послідовне заливання з певним часовим інтервалом в виливницю відцентрової машини двох видів чавуну: легованого хромонікелевого для формування відбіленого зносостійкого робочого шару валка й сірого або магнієвого високоміцного - для серцевини валка [2]. Найбільш близьким за технічною суттю та результатом, 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 містить 1,8-2,6 % кремнію і складає 20-60 % загальної витрати рідкого металу, в той час, як внутрішній шар труби заливають "жорстким" чавуном з вмістом кремнію 0,6-1,6 % через 0,2-2,0 с на шар, утворений першим струменем [3]. Загальними суттєвими ознаками відомого способу й того, що заявляється, є послідовне заливання у виливницю, що обертається, окремих порцій розплаву для формування зовнішнього і внутрішніх шарів. 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 того, 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 багатошарових, включаючи біметалеві (двошарові), виливків із заданими диференційованими структурою й властивостями металу у зовнішньому та внутрішніх 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, розширення номенклатури відцентроволитих виливків. Поставлена задача вирішується тим, що для виготовлення відцентроволитих виливків з диференційованими структурою й властивостями в різних шарах використовується виплавлений в одному плавильному агрегаті, один вихідний (базовий) розплав, що послідовно, з визначеним тимчасовим інтервалом, окремими порціями для формування зовнішнього й внутрішніх шарів заливається у виливницю, що обертається, установки відцентрового литва. Одержання диференційованих властивостей металу в зовнішньому й внутрішніх шарах виливка, досягається за рахунок того, що рідкий метал, з якого формується зовнішній шар виливка, надходить у виливницю, що обертається з визначеною швидкістю, без будь-якої попередньої (додаткової) обробки (вихідний), у той час як при заливанні інших (внутрішніх) шарів виливка базовий розплав проходить внутрішньоформову обробку (модифікування, легування, тощо) різними за функціональним призначенням і дією на властивості і структуру металу дрібнодисперсними, порошкоподібними, дробленими, зернистими, гранульованими або брикетованими модифікаторами, лігатурами або іншими добавками (присадками, компонентами), які попередньо розміщуються в реакційних камерах незалежних одна від одної (автономних) ливникових систем спеціального заливально-модифікувального пристрою установки відцентрового лиття. Різна внутрішньоформова обробка розплаву безпосередньо в процесі заливання виливниці внаслідок легуючого або модифікуючого впливу добавки або окремих її компонентів (хімічних 1 UA 93953 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 елементів або речовин), призводить до формування різної структури, а отже до зміни властивостей металу, що заповнює різні шари виливка, завдяки чому у випадку не змішування розплавів досягається диференціація властивостей металу в різних 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 або багатошарових чавунних виливків з використанням технології графітизувального, карбідостабілізувального або сфероїдизувального модифікування чавуну в ливарній формі. Розглянемо реалізацію способу на прикладі отримання двошарового чавунного виливка типу труби, зовнішній шар якої при експлуатації піддається абразивному зносу, а тому повинен мати структуру й властивості білого чавуну з твердими карбідами заліза і інших хімічних елементів, тоді як внутрішній шар може бути виконаний з сірого чавуну з пластинчастим графітом. Приклад Для виготовлення двошарового чавунного виливка типу труби з зовнішнім діаметром 100 мм і довжиною 250 мм, який повинен мати структуру і властивості білого чавуну в зовнішньому шарі і сірого чавуну з пластинчастим графітом у внутрішньому шарі, стальну виливницю відцентрової машини заливали через заливально-модіфікувальний пристрій, який містить незалежні одна від одної (автономні) ливникові системи, які забезпечують можливість модифікування чавуну, що утворює внутрішній шар виливка. При цьому розплав чавуну для формування зовнішнього шару виливка надходить у виливницю, що обертається зі швидкістю 950 об./хв., через канали першої ливникової системи без будь-якої обробки. Після тимчасової витримки залитого металу впродовж 60 с для утворення твердого зовнішнього шару внутрішній шар заповнюється через канали незалежної від першої (автономної) ливникової системи, де базовий чавун для формування структури і властивостей сірого чавуну проходить внутрішньоформову обробку дробленим феросиліцієм ФС75 з розміром часток 1,0-2,5 мм, який попередньо був поміщений в реакційну камеру ливникової системи заливально-модифікувального пристрою установки відцентрового лиття. 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 ІСТ-006. Заливання ливарної форми проводили ручним розливним ковшем конічного типу при температурі рідкого чавуну 1450 С. Виливок затвердівав і охолоджувався у виливниці, після чого його виймали з виливниці. Після цього виливок розколювався на дві приблизно рівні частини перпендикулярно поздовжній осі. Якість одержаної двошарової чавунної труби оцінювали по характеру зламу, мікроструктурі і твердості по Бринеллю в різних точках перерізу виливка. Як показують результати проведених експериментів з реалізації пропонованого способу отримання виливка з диференційованими властивостями, на зламі одержаного виливка чітко виявляються два характерних шари: зовнішній шар білого чавуну і шар темно-сірого кольору чавуну з пластинчастим графітом. Мікроструктура чавуну в зовнішньому шарі виливка практично не відрізняється від структури вихідного чавуну і складається з продуктів розпаду первинних кристалів аустеніту і ледебуритної евтектики з твердістю 400…420 НВ. У внутрішньому шарі виливка, який заповнювався чавуном, модифікованим у формі феросиліцієм ФС75, закристалізувався типовий сірий чавун перлітного класу з включеннями пластинчастого графіту. Твердість чавуну в цій зоні складає 210…230 НВ. Між двома характерними шарами, які відповідають чавунам різних типів, спостерігається досить чітка межа розділу з вузькою перехідною зоною. Джерела інформації: 1. Авторское свидетельство СССР № 485820, кл. B22D 13/00. Способ центробежного литья биметаллических кислотоупорных труб / Новрузов Г.К.Д., Наджафзаде Ф.А. Заявл. 28.03.1974 г., опубл. 30.09.1975 г., бюл. № 36. 04.02.1976 г. 2. Стрижов Г.С. и др. Центробежная отливка прокатных валков / Г.С Стрижов, Г.С. Мирзоян, В.Е. Карсский, П.П. Дорошенко, В.Г. Тиняков, В.А. Панов, Н.А. Будагьянц, Б.Н. Максимов, В.И. Митин / Литейное производство.-1969. - № 4. - С. 4-5. 3. 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. 07.06.1973г., опубл. 25.10.1974 г., бюл. № 39. 18.09.1975 г. 2 UA 93953 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Спосіб відцентрового лиття виливків з диференційованими структурою та властивостями, який полягає в послідовному заливанні у виливницю, що обертається, окремих порцій розплаву для формування зовнішнього і внутрішніх шарів, який відрізняється тим, що зовнішній шар заливають вихідним (базовим) розплавом без будь-якої попередньої (додаткової) обробки, у той час як інші шари виливка заливають тим же розплавом, який в автономних ливникових системах з реакційними камерами спеціального заливально-модифікувального пристрою установки відцентрового лиття проходить внутрішньоформову обробку (модифікування, легування, тощо) дрібнодисперсними, порошкоподібними, дробленими, зернистими, гранульованими або брикетованими модифікаторами, лігатурами або іншими добавками (присадками, компонентами). 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