Способ получения полиметаллических отливок

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

151) 4 В 22 D 19/16, 7/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

6,=1 (-e -, ) 4 ч 1

ГОСУДАРСТБЕННЫЙ H09HTET CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 369 1112/22-02 (22) 10.01.84 (46) 07.06.86. Бюл. 11 21 (72) В.Г.Шумилин, Ю.В.Смирнов к В.Д.Земляник (53) 621.74.046(088.8) (56) Заявка Японии 11 55-19709, кл. В 22 D 19/16, 1969.

Патент Франции 11 2062105, кл. В 22 D 19/00, 1971. (54) (57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОТЛИВОК, включающий установку в литейной форме разделительной перегородки, одновременную заливку образованных ячеек сплавами разного состава и последующую их кристаллизацию, отличающийся тем, что, с целью повышения качества соединения сплавов разного состава, заливку ведут с использованием разделительной перегородки, выполненной

„„SU„,, 1235648 А1 иэ наиболее тугоплавкого из заливаемых сплавов с толщиной, увеличивающейся кверху по зависимости где bp — толщина перегородки на высоте заливки, мм; высота заливки, мм (4 =V t.)" время заливки, с, V — скорость подъема заливаемых сплавов, мм/с, А — постоянная, зависящая от теплофиэических свойств материала перегородки, размеров отливки и температур за т пива емых сплавов, с

2. Способ по п. 1, о т л н ч аю щ и и ся тем, что заливку ведут с одинаковыми и постоянными по высоте скоростями.

12 3 51>4Р где д

Л

Изобретение относится к .читейнол1у производству и может бьггь испольэоваIIn для изготовления полиметаллических отливок и слитков.

Цель изобретения — повышение качества соединения сплавов разног0 состава.

На фиг. 1 изображено устройство для осуществления предлагаемого способа и определения постоянной А, на фиг. 2 — зависимость толщины перегородки от высоты заливки сплавов.

Производят одновременную заливку сплавов разного состава (с одинаковыми скоростями подъема заливаемых металлов) в ячейки, образованные при установке в форму перегородки переменной толщины, при этом происходит непрерывное расплавление последней при соприкосновении с заливаемыми сплавами, в результате чего шлаковая корка не успевает прилипать к поверхности перегородки. Таким образом, устраняют опасность присутствия на границе между сплавляемыми металлами неметаллических включений.

Перегородку выполняют переменной толщины, увеличивающейся вверх по зависимости толщина перег ородки на высоте заливки, мм; высота заливки, мм (h = V t ); время с начала заливки, с; скорость подъема заливаемых сплавов, мм/с, постоянная, зависящая от теплофизических свойств материала перегородки, размеров отливки и температур заливаемых сплавов, с (определяется: опытным путем) .

Перегородку изготавливают из наиболее тугоплавкого из контактирующих сплавов, что позволяет соединять меж— ду собой сплавы со значительно отличающимися свойствами, не опасаясь при этом, что произойдет перемешива— ние их, так как количество тепла, поступающего в перегородку, изготов— ленную из наиболее тугоплавкого иэ заливаемых сплавов, хватает только на расплавление перегородки в момент смачивания ее расплавами.

1 е .>то вместе взятое позволяет .»I;. чн тельно повысить качество полиметаллических отливок.

Для определения переменной толщины перегородки предварительно определяют входящую в зависимость (1) постоянную A. Для этого в литейную форму 1 (фиг. 1) устанавливают перегородку 2, выполненную из наиболее

10 тугоплавкого из соединяемых сплавов и имеющую постоянную толщину >> и высоту h . В перегородке 2 на определенных расстояних от ее основания высверливают параллельные отверстия

15 на глубину,, равную половине длины основания перегородки. Отверстия выполняют с торца симметрично относительно толщины перегородки, В отверстия устанавливают термопары 3. Контакты

20 а рмопар 3 подключают к потенциометру 4. Через литниковые каналы 5, сечения которых подбирают таким образом, чтобы обе лечить необходимую скорость заливки по высоте, в полости 6 и ? заливают сплавы Т и Il. С помощью потенцнометра 4 снимают значения температуры перегородки на определенных высотах.

Преобразуя зависимость (1), по30 лучают выражени"- для определения постоянной А о, А= /1 Р-(1- Л (2)

Фиксируя время подъема расплава до заданного значения высоты установки термопары, на которой зарегистрирована температура плавления перего— родки (или температура, близкая к температуре плавления перегородки), и зная глубину проплавления перегородки, которая равна половине толщины в случае, если на термопаре зафиксирована температура плавления материала перегородки, а также зная скорость подъема расплавов, вычисляют значение константы А. Подставляя найденное значение А в выражение (1), определяют изменение толщины перегородки в предлагаемом способе (фиг.2) в зав>лсимости от высоты заливки (времени заливки). После этого в литей— ную форму 1 устанавливают перегородку 2 переменной толщины, предварительно ра> считанной по зависимости (1).

Перегородку выполняют нз IIII <более тугоплавкого иэ заливаемых сплавов.

Через литниковые каналы 5 одновременно с одинаковыми и постоянными по

1235648

35ЖБ при температуре Т = 1580 С н сталь 110Г13Л при Т = 1450 "С, скорость заливки по высоте при этом составляет 1 мм/с. В термопаре, находя5 щейся на высоте h = 50 мм, в момент, когда заливаемый сплав находится на уровне 1 = 50 мм,, зафиксирована температура Т = 1530 С, соответствующая температуре плавления для материала перегородки (сталь 35ХМЛ) и свидетельствующая об ее оплавлении на толщину Б„ = 5 мм.. Подставляя полученные данные в зависимость (2), получают:

f5 8z à — 0 5

A= Е. (1 — --"-) = —,„ГЯГ„(1- -)=

1f 50 0,9 = 0,78 с

Затем подставляют значение А в за20 висимость (1), получают для толщины. перегородки ряд значений в зависимости от высоты заливки сплавов (времени заливки), которые сведены в таблицу.

2,2 3,2 3,9 4,8 5,0 6,0 6,3 6,4 7,2 8,0

Н, мм

Н = Vt

1О 20 30 40 50 60 70 80 90 100 при A = 0,78

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

t, с

По расчетным данным на фиг. 2 пос 35 троена кривая 8.

Учитывая, что при определении постоянной А используют перегородку постоянной толщины Ю = 10 мм, значит .если при использовании перЕгородки 4О расчетной толщины теплоемкость несколько больше, то для начального участка перегородки расчетной толщи— ны плавление происходит быстрее. Из этих соображений толщина перегород- 4 ки выбирается по линии 9 (фиг. 2).

Таким образом, перегородка имеет толщину в нижнем сечении h = 2,5 мм, а в верхнем = 8,0 мм.

Способ получения полиметаллических отливок рассмотрим на примере полу— чения биметаллической отливки.

При получении биметаллической отливки в цилиндрическую форму, имеющую внутренний диаметр D = 400 мм и высоту Н = 120 мм, устанавливают перегородку, выполненную из стали

35ХМЛ с рабочей высотой f = 100 мм высоте скоростями заливают сплавы I и 11, имеющие соответственно температуру заливки Т, и Т,, которые поступают в полости 6 и 7. Расплавление перегородки происходит одновременно с подъемом заливаемых сплавов.

Пример 1. В цилиндрическую форму, имеющую внутренний диаметр

Э = 400 мм и высоту Н = 100 мм, устанавливают перегородку, выполненную их стали 35ХИЛ, высотой = 100 мм и постоянной толщиной о = 10 мм. В торце перегородки, начиная с высо-, ты h = 30 мм, с шагом по высоте ь Ь =

10 мм выполняют ряд отверстий, параллельных oc«oâàíèþ перегородки, глубиной h= 200 мм, равной половине длины основания, таким образом, что продольные оси их находятся в плоскости симметрии боковых граней перегородки. В отверстия устанавливают термопары, контакты которых подключают к потенциометру. Затем через литниковые системы заливают сталь (рабочая высота — высота расплавляемой части перегородки) и толщиной, меняющейся линейно по высоте и рав— ной в нижнем сечении = 2,5 мм, а в верхнем 5 = 8,0 мм. Затем производят одновременную заливку расплавов (сталь 110Г13Л при температуре заливки Т = 1450 С и сталь 35 ХИЛ при

Т = 1580 С) с одинаковой скоростью подъема Ч = t,0 мм/с, которую поддерживают постоянной до конца заливки.

После остывания отливки удаляют технологическую часть перегородки (с выступами для крепления в форме) .

Оценку качества полученной отливки проводят по испытаниям на растяжение. Для этого из отливки вырезают три образца в сечениях, перпендикулярных плоскости перегородки на высотах 20,0; 50,0; 80,0 мм. Образ— цы выполняют в виде симметричных биметаллических пластин размером 380 х х 20х5 мм. Разрушение всех образцов происходит при одинаковой нагрузке

1235648

t,ñåê

100

80

dq,ñ÷

Р2 Р4 РЕ 08

Составитель Т.Королева

Техред 0,Гортвай

Редактор О.Бугир

Корректор И.Муска

Заказ 3043/10 Тираж 757

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подпис ное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная 4 (P = 6000 кгс) по менее прочной стали 110Г13Л (предел прочности & — 60 кгс/мм ) при напряжениях, равных пределу прочности указанной стали., что указывает на высокое качество полученной отливки и на ее равнопрочность по всему сечению.

IIeperородка может быть выполнена из третьего сплава, имеющего температуру плавления, близкую к температуре плавления наиболее тугоплавкого из заливаемых сплавов, но ниже нее.

Использование предлагаемого способа позволяет при получении полиметаллических отливок устранить образование неметаллических включений в месте сплавления разных сплавов, которые значительно ухудшают качество получаемых отливок.

Способ получения полиметалличес" ких отливок находит широкое распространение при соединении разнородных сплавов, так, переход к изготовлению

1О полиметаллических звездочек гусеничных машин позволит сэкономить свыше 54 т дорогостоящей порошковой проволоки для наплавки и значительно улучшить условия труда (уменьшить !

5 загазованность цехов при отказе от наплавки).