Способ изготовления биметаллических отливок

Изобретение относится к литейному производству. Биметаллическую отливку получают из двух разнородных по химическому составу и с разной температурой плавления сплавов. Предварительно отливают заготовку из легкоплавкого сплава, например бронзы. Устанавливают ее в литейную форму. В форму заливают тугоплавкий сплав, например чугун, при температуре на 10...20°С выше его температуры нулевой жидкотекучести со скоростью движения расплава в форме 0,5 м/с. Поверхностный слой заготовки из бронзы подплавляется и образуется переходный слой Fe-Cu, прочно связывающий бронзу и чугун. Обеспечивается расширение технологических возможностей получения биметаллических отливок с тонкими легкоплавкими слоями.

 

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано при изготовлении отливок со специальными служебными свойствами, например биметаллических подшипников скольжения.

Известен способ изготовления биметаллических отливок, по которому поверхностный слой чугунной отливки подвергают декарбюризации, затем этот слой пропитывают алюминием, после чего отливки устанавливают в литейную форму и заливают снаружи алюминиевым сплавом, чтобы получить оребрение (Патент Японии №51-25214, кл. 11 В 083, заявл. 09.02.73 г.).

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению, принятому за прототип, является способ изготовления биметаллических отливок из двух разнородных по химическому составу и с разной температурой плавления сплавов, выдержки до затвердевания расплава в форме и удаления готовой биметаллической отливки из формы (SV 33049 A, B 22 D 19102, 31.10.1933).

К недостаткам способа следует отнести ограниченные технологические возможности получения биметаллических отливок с тонкими легкоплавкими слоями из-за возможного смешивания биметаллов, а следовательно, повышенный расход материала на припуски для мехобработки, ограничения по номенклатуре легкоплавких сплавов заготовки, склонных к ликвации.

Целью предлагаемого изобретения является устранение отмеченных недостатков, а именно расширение технологических возможностей получения биметаллических отливок с тонкими легкоплавкими слоями, расширение номенклатуры литья, в т.ч. за счет использования легкоплавких сплавов, склонных к ликвации, сокращение расхода материала.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления биметаллических отливок из двух разнородных по химическому составу и с разной температурой плавления сплавов, на заготовку, отлитую из более легкоплавкого сплава и установленную в форме, заливают более тугоплавкий сплав при температуре на 10-20°С выше его температуры нулевой жидкотекучести, со скоростью движения расплава в форме 0,1-1,0 м/сек.

Температурные и временные параметры литья установлены из условий обеспечения не смешивания биметаллов при заливке и образования переходного слоя, прочно связывающего две разнородные по химическому составу, с разной температурой плавления сплавов отливок.

Предлагаемая последовательность выполнения литейных операций и режимы их проведения позволяют за счет технологических возможностей получать такие отливки, как сталь-бронза, чугун-бронза с тонкими слоями бронзы без опасности смешивания биметаллов, так как тугоплавкий сплав намораживается до расплавления заготовки из более легкоплавкого сплава.

Упрощается решение вопроса использования заготовок из более легкоплавких сплавов, склонных к ликвации, например свинцовистых бронз. При этом появляется возможность расширить номенклатуру биметаллических заготовок, получаемых методами не центробежного литья.

Примеры осуществления способа.

Пример 1.

Биметаллический подшипник скольжения из материала серый чугун-бронза БрОЦС 5-5-5 получают следующим образом.

На постоянный стержень диаметром 200 мм намораживают слой бронзы толщиной 3 мм, устанавливают его в литейную форму и заливают снаружи чугуном при температуре 1220°С со скоростью движения расплава в форме 0,5 м/сек.

При наличии в заливаемом чугуне твердой фазы сразу после заполнения формы начинается процесс его кристаллизации с одновременным подплавлением поверхности более легкоплавкого бронзового слоя (температура плавления бронзы 915°С) и образованием переходного слоя Fe-Cu.

При усадке чугунной отливки происходит обжатие внутреннего бронзового слоя.

После затвердевания биметаллической отливки и охлаждения ее до 900°С производят извлечение постоянного стержня, отливку извлекают из формы и процесс повторяют.

Готовая отливка (наружный диаметр - 280 мм, высота - 500 мм) имеет припуски по 1 мм на сторону по диаметрам и по 5 мм - по торцам. Расход бронзы на подшипник сокращается более чем в 10 раз.

Пример 2.

Биметаллический кокиль из серого чугуна (несущий корпус) и бронзы БрАЖ 9-3 (рабочий слой) получают в следующей последовательности.

По газифицируемым пенополистироловым моделям получают отливку рабочего слоя кокиля из бронзы толщиной 8 мм, устанавливают ее вертикально в литейную форму с зазорами от стенок: 30 мм - под заливку чугуна и 10 мм - с рабочей стороны кокиля, который заполняют прокаленным пылевидным кварцем.

В собранную форму заливают чугун при температуре 1280°С со скоростью 0,1 м/сек, выдерживают до затвердевания чугуна и охлаждения биметаллической отливки до 800°С, а затем производят выбивку отливки и финишные операции.

В процессе заливки чугуна бронзовый слой подплавляется (температура плавления бронзы - 1040°С) с образованием переходного слоя Fe-Cu, прочно связывающего бронзу и чугун.

Полученный биметаллический кокиль имеет повышенную стойкость по сравнению с обычным, изготовленным из чугуна, за счет того, что бронза имеет относительное удлинение в 10 раз более высокое, чем у чугуна, поэтому лучше противостоит образованию сетки разгара.

Использование изобретения позволяет повысить технико-экономические показатели литейного производства при изготовлении биметаллических отливок и кокильном литье цветных и черных сплавов.

Способ изготовления биметаллических отливок из двух разнородных по химическому составу и с разной температурой плавления сплавов, отличающийся тем, что на заготовку, отлитую из более легкоплавкого сплава и установленную в форме, заливают более тугоплавкий сплав при температуре на 10÷20°С выше его температуры нулевой жидкотекучести со скоростью движения расплава в форме 0,1÷1,0 м/с.