Спосіб виробництва біметалевих робочих органів дробарок

1. Спосіб виробництва біметалевих робочих органів дробарок, що включає виплавку та заливку у ливарну форму розплаву сталі, нанесення флюсу на її затверділу поверхню, виплавку та заливку 3 вість гарантувати якість біметалевих виливків, оскільки у випадку коли температура заливки зносостійкого легованого чавуну перевищує температуру твердіння сталі, остання розплавляється і формування контактної зони відбувається в результаті перемішування розплавів в площині їх контакту. При охолодженні в процесі твердіння в зоні контакту утворюються усадкові дефекти (пори, рихлість, раковини і тріщини), що знижує міцність з'єднання основи і робочого шару і, як наслідок, ресурс робочих органів дробарок. Крім того внаслідок незбалансованого співвідношення хімічного складу сталі та чавуну, збільшуються витрати дорогих матеріалів. В основу корисної моделі поставлена задача підвищити міцність з'єднання чавунного робочого шару зі сталевою основою біметалевого робочого органу дробарки. Поставлена задача вирішується тим, що в способі виробництва біметалевих робочих органів дробарок, який включає виплавку та заливку у ливарну форму розплаву сталі, нанесення флюсу на її затверділу поверхню, виплавку та заливку зносостійкого легованого чавуну, згідно з корисною моделлю, після виплавки сталі з вуглецевим ст еквівалентом (Секв ) від 0,3 до 1,2%, перед її заливкою, визначають температуру солідус сталі, температуру заливки чавуну та його вуглецевий чав еквівалент (Секв ) за яким визначають хімічний склад чавуну, який виплавляють та заливають в ливарну форму на сталеву основу. При цьому вуглецевий еквівалент легованого чавуну (Секвчав) повинен бути в межах від 3,0 до 4,6%, та відповідати співвідношенню чав ст (Секв )>2,59+1,17⋅(Секв ) Якісне дифузійне з'єднання сталевої основи і чавунного робочого шару (взаємне проникнення, в результаті дифузії, атомів матеріалу основи і робочого шару один в одного) робочих органів дробарок відбувається в результаті контакту затверділої після заливки сталевої основи (Фіг.1) з чавунним робочим шаром в процесі його формування після заливки (Фіг.2). При цьому міцність дифузійного шару, яка визначається міжатомними силами зв'язку матеріалу, що утворився в результаті дифузії, є ізотропною по поверхні контакту, що підвищує надійність роботи біметалевих робочих органів дробарок. Проте надійне з'єднання робочого шару і основи за допомогою дифузійного шару є необхідною, але недостатньою умовою для підвищення міцності та зносостійкості робочих органів дробарок, оскільки істотний вплив на працездатність біметалевих виливків мають матеріали основи і робочого шару. За своїм функціональним призначенням робочі органи дробарок повинні поєднувати високу твердість, зносостійкість матеріалу робочого шару з конструкційною міцністю, ударною в'язкістю, пластичністю матеріалу основи. Для забезпечення високої зносостійкості та міцності матеріали основи та робочого шару повинні мати високий рівень таких властивостей, як опір стиску, згину, зсуву, зрізу, зминанню, а також високу та рівномірну твердість при відсутності крихкості, невелику різницю 44467 4 коефіцієнтів теплового розширення і стабільну макро- та мікроструктуру основи та робочого шару. Дослідженнями встановлено, що вищезгаданий рівень властивостей сталевої основи досягається у разі застосування сталей що містять (мас. %) від 0,2 до 0,4 вуглецю; від 0,15 до 0,9 кремнію; від 0,25 до 1,4 марганцю; від 0,20 до 2,5 хрому; від 0,1 до 1,0 нікелю; до 0,025 сірки; до 0,02 фосфору. При цьому значення вуглецевого еквіваленту сталі ст (Секв ), визначені по формулі (1), яка приведена в ГОСТ 27772-88. «Прокат для строительных стальных конструкций», повинні бути в межах від 0,3 до 1,2%. ст Секв =С+Мn/6+Si/24+Сr/5+Ni/40+Cu/13+ (1), +V/14+Р/2, % де С, Mn, Si, Cr, Ni, Сu, V, P - масові частки вуглецю, марганцю, кремнію, хрому, нікелю, міді, ванадію та фосфору у сталі, %. При значеннях вуглецевого еквівалента сталевої основи (Секвст) менше 0,3% не забезпечується необхідний рівень міцності і зносостійкості основи. При значеннях вуглецевого еквівалента стаст левої основи (Секв ) більше 1,2% не забезпечується необхідний рівень ударної в'язкості і пластичності основи. Необхідний рівень властивостей чавунного робочого шару досягається у разі застосування чавунів, які містять (мас. %) від 2,3 до 3,3 вуглецю; від 0,5 до 0,75 кремнію; від 0,5 до 5,0 марганцю; від 11,0 до 24,0 хрому; до 2,4 молібдену; до 0,04 сірки; до 0,05 фосфору. При цьому значення вугчав лецевого еквіваленту чавуну (Секв ), які визначають по формулі (2), приведеній в роботі [Гиршович Н.Г. Кристаллизация и свойства чугуна в отливках. М.. Л.: Машиностроение. 1966. -c. 562.], повинні бути в межах від 3,0 до 4,6%. Секвчав=C+0,3·(Si+P)-0,03·Mn+0,4·S+ +0,07·Ni+0,05·Cr+0,074·Cu+0,25·Al, % (2), де С, Mn, Si, Cr, Ni, Cu, Al, S, P - масові частики вуглецю, марганцю, кремнію, хрому, нікелю, міді, алюмінію, сірки та фосфору в чавуні, %. При значеннях вуглецевого еквіваленту чавучав ну робочого шару (Секв ) менше 3,0% спостерігаються низькі механічні властивості, зокрема, міцність та корозійна стійкість робочого шару. При цьому не досягається необхідна твердість та зносостійкість робочих органів дробарок та знижуються їх експлуатаційні характеристики. При значеннях вуглецевого еквіваленту чавучав ну робочого шару (Секв ) більше 4,6% спостерігається підвищена крихкість внаслідок формування хромо-карбідної евтектики та великих карбідів. Це призводить до зниження механічних характеристик деталей в умовах динамічних навантажень при їх експлуатації. Крім цього має місце підвищення собівартості продукції через значний вміст дорогих та дефіцитних легуючих елементів. Високоякісне дифузійне з'єднання чавунного робочого шару і сталевої основи, тобто формування дифузійного перехідного шару без пор, тріщин усадкових та інших дефектів відбувається тільки у тому випадку, коли рідкий чавун заливається на тверду основу. Ця умова виконується тоді, коли температура закінчення твердіння ста 5 левої основи (температура солідус (tcoлст)) більше температури заливання чавуну робочого шару чав (tзал )), тобто коли реалізується наступна нерівність ст чав (3), tcoл >tзал Результати виконаних нами експериментів і аналіз результатів роботи [Справочник по чугунному литью. Ленинград. Машиностроение: Под ред. Н.Г. Гиршовича. 1978. -c. 758] показали, що хімічний склад сталі та чавуну визначає темпераст тури солідус стальної основи (tcoл ) і заливки легочав ваного чавуну робочого шару (tзал ) наступними залежностями ст ст (4) tcoл =1498-55,96·Секв , °С; r=0,909; чав tзал =1622-47,94·Секвчав, °С; r=0,984 (5) ст чав де r - коефіцієнт кореляції; Секв і Секв - вуглецеві еквіваленти сталі і чавуну, відповідно, %. З урахуванням рівнянь 3-5 визначили, що для якісного дифузійного з'єднання чавунного робочого шару і сталевої основи необхідно виконання наступного співвідношення чав ст (6), Секв >2,59+1,17·Секв , % Співвідношення 6 дає можливість при відомому значенні температури солідус сталевої основи ст (tcoл ) шляхом варіювання значеннями вуглецевого еквіваленту чавуну (Секвчав) і температурою зачав ливки чавуну (tзал ) визначити їх оптимальні параметри для отримання якісного дифузійного з'єднання чавунного робочого шару і сталевої основи конкретних біметалевих робочих органів дробарок та умов виробництва. При невиконанні залежності 6 і реалізації інчав ст шого співвідношення (Секв )3,50 0,32 0,65 0,9 1,3 0 0,5 0,025 0,02 0,78 3,3 0,75 5 24 2,4 0 0,025 0,05 4,6 >3,99 0,4 0,9 1,4 2,5 0 1,0 0,018 0,018 1,2 2,0 0,4 0,4 10 0 0 0,03 0,05 2,63