Чугун с шаровидным графитом

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<о863699 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 060280 (21) 2879367/22-02 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет—

Опубликовано 15.09.81. Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 150981 (51)М. Кл З

С 22 С 37/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 669.13-018.2 (088. 8) (72) Авторы изобретения

И.Г. Неижко, Л.В. Балон, О.М. Степанов, Л.А. Белинская и В.Ю. Тарасенко

Ииститут проблем литья АН Украинской CCP:

1„. (71 ) 3a яв и тель (54 ) ЧУГУН С ШАРОВИДНЫМ ГРАФИТОМ

2,5-9,0

25

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к фрикцион-> ным чугунам для изготовления тормозных колодок подвижного состава, в

5 том числе с электромагнитным способом торможения.

Известен чугун Г13 следующего химического состава, весЪ:

Углерод 2,7-4,3

Кремний 1,4-3,5

Марганец до 0,3

Магний 0,01-0,04

Кальций 0,08-0,3

Редкоземельные металлы 0,01-0,12 15

Желе зо Остальное

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является чугун с шаровидным графитом f2) следунтдего химического состава, вес.Ъ:

Углерод 2,8-4,0

Кремний 2,8-4 5

Марганец 0,2-0,5

Магний 0,02-0,04

Кальций 0,03-0,06

Редкоземельные металлы 0,02-0,04

Железо Остальное

Данный чугун с шаровидным графитом обладает следующими характерис тиками:

Предел прочности на разрыв, кгс/мм 44-54

Относительное удлинение, е твердость НВ, кгс/мм 155-205 максимальная магнитная прониUàåìîñòь р и,ск

Гс/Э 1800-2200

Коэффициент трения в паре с рельсовой и бандажной сталью при скорости до

100 км/ч 0,29-0,34

Как видно, этот чугун обладает хорошими фрикционными характеристиками и удовлетворительной магнитной проницаемостью для применения в качестве тормозных колодок при электро магнитной системе прижатия тормозов, однако обладает недостаточной износостойкостью.

Целью изобретения является повышение износостойкости.

Данная цель достигается тем, что чугун с шаровидным графитом, содержа863699

Таблица 1

Cr, Fe

Си

Са РЗМ S Р

0,10 Остальное

Слеп ды

2,5 4,6 0,2 0,10 0,005 0,01 0,012 Ot10

Пред- 1 лагаемый чугун 3

4юО 6к1 Ою5 0>03 Ок05, Or05 Oi005 Ою01

Из вестный чугун 4

3,5 3,6 0,3 0,05 0,05 0,03 0,02 0,15 0,01 щий углерод, кремний, марганец, магний, кальций, редкоземельные металлы и железо, содержит компоненты в следующем соотношении, вес.%:

Углерод 2,5-4,0

Кремний 4,6-6,1

Марганец 0,2-0 5

Магний 0,03-0,1

Кальций 0,005-0,05

Редкоземельные металлы 0,01-0,05

Железо Остальное

В качестве примесей чугун содержит, вес.Ъ:

Сера 0,005-0,02

Фосфор 0,01-0,1

Хром, никель, медь и др. Не более 0,1

В отличие от известного, в предлагаемом чугуне повышено содержание кремния. Увеличение содержания кремния в чугунах ферритного класса с шаровидным графитом резко повышает износостойкость материала и улучшает прочностные характеристики, а также повышает магнитную проницаемость.

При содержании кремния в чугуне свыше 6,1% переход к хрупкому разрушению смещается в область положительных температур и находится в интервале Π— +20>С. При использовании чугуна в качестве материала для тормозных колодок при электромагнитном и механическом способе прчжатия на скоростях до 100 км/ч торможение осуществляется без высоких ударных нагрузок и некоторое повышение хрупкости не ухудшает эксплуатационные свойства материала.

Содержание кремния менее 4,6% не обеспечивает нужного уровня износастойкости.

В табл. 1 приведен химический состав предлагаемого и известного чугунов.

Исследования опытных плавок показали, что в отливках сечением 50х л50 мм, полученных методом литья в земляные формы, чугун имеет ферСплав С Si Mn Hg структуру без пор и выражен ных макро-и микронеоднородностей.

Результаты испытания фрикционных характеристик приведены в табл. 2 и 3. Из приведенных данных видно, 5 что у предложенного чугуна в паре с рельсовой и бандажной сталью коэф фициент трения в режиме установившегося трения при различной скорости скольжения (табл. 2) устойчив как при механической, так и при электромагнитной системе прижатия и находится в пределах 0,2,34. В режиме торможения (табл . 3) путь до полной остановки у предлагаемого чугуна такой >ке, как и у известного.

Износостойкость образцов предложенного чугуна, определенная весовым методом и измерением линейного износа пары трения в процессе испытаний в установившемся режиме и при щ торможении, выше износостойкости известного чугуна на 15-40%.

Магнитная проницаемость,и.„ц„ предложенного чугуна с повышением содержания кремния имеет тенденцию к повышению и составляет 1900-2400 Гс/Э, что на 3-5% выме,и- известного чугуна (табл. 4) .

Хорошие фрикционные характеристики предложенного чугуна, высокая износостойкость и магнитная проницаемость позволяют использовать его в качестве материала для тормозных колодок, в том числе и с электромагнитным способом прижатия. Предложенный чугун в паре с рельсовой и банЗ5 дажной сталью обеспечивает высокую надежность торможения лри скорости до 100 км/ч.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения предложенного чугуна для тормозных колодок трамвая на

Киевском заводе электротранспорта им. C.Ý. Дзержинского составит около 20 тыс. руб. в год за счет увеличения срока службы колодок на

15 — 40Ъ, а также экономии электроэнергии за счет уменьшения длины тормозного пути (0,0016 квт.ч на одном торможении трамвая).

863699

I

A 1

Н И( о

О KI а

OC!

Х l (3

С3 с!

«-«

О1 с м

«-3

3d

K х а х и о

% !

Ю с

« 3

«-!

Ю с

«-!

A 1

Н I

О О(О .1 аK о

Х и11 и !

Ю с с

Ю с

О\

« »

Ch с л

«-3,а u( н»! о Е о а !»31 о

Х и м с

«-! О

«:3 с о

1 «3

3»3 с

Ю м м с

C)

««

M с о и

Е I

1 о

«-1

I д н о с

P, I

0 I

Х 1

i

1

3»3 м с

Ю («« м с о о м

«

C) м с

C) I!

С«3 с

C) «-! м с

Ю

Ch (»3 с

C)

«-! м с о м

СО с

Ю

1 о м

C)

«й м о

«-! м с

Ю м с

Ю с3 м с

C)

СЧ

М с

1

I

I о

Я

LA 1

A н 1 и о а о и

Ю

00 с

C)

СО

3»3 с

Ю (»3 м с

Ю

Ю м с о

<»3 м с о !

Ю м с о!

»3 м

Ю

1 «-< м с

С«3 м с

Ю (3\

CO с

tA

3»3 с

С3

«3 м с

Ю

<»3 м с ь сР м с

Ю

3»3 м с

«Ф м с

Ю

1 м м с о о

Е.

1- о о

0 о

v (Ч м)

«

Ю

Ю м с

°:3 м с о

t«3 м с

Ю м м с о

Р4 м с

«3 м с

Ю

3»3 м с

1

1 (»3 1

1 д

I

1

I

10 I !

3б I

I

1

1

1

1

I

I

1

1 !

1

3 . Е

1 с и о х

2 х х

I

Х 1 1 1

ОО(«

Ц 0,(б Х е днЕхх

1 и (б Е I !б

g y I3; O Z е х е х е х ин

Х 1 1 1 е о (н х

0«О Х <б днЕхх

I I

u e

<ае н

3(б Хи

Е Х !б Х 3б

ЕххоЕ!

Х 1 1 1 еоан<

1 0,Е Х <б

33(НЕХХ

u e

ОЕ Н и хо

Е Х !б Х !б

ЕххоЕ х

1 О

OZ3d3

0,н 2н н х е 3d

Х X е(ох ц е х 0 дхос!

ХКЕ 3

Х 3d Е !б бХНК

sou@13. е е х ах яхохн

М

I Ф М

Ох бХ

0,Н Е I х е ихны еаих

3» <б х а

II! Z O C

I 1

oe ( е н <б ии ххх х и 0,х ! б х х

Е fd Ф

Е х Е

К (б

О х !б Х анй х е ихны е(ох

3d X 0 (33 Z O C х

1 (бХ

ХМ33«

Х 3б Е !б

3б Х Н К х.и ох

ОЕХ0

Кхох х

1 <б 1 Х оЕхн

ХЕ 0,(б онхи х

3 3d (Х

uZx(Х О 0 (б инхп

I <б I Е оехн х е аФ онси

863699

Ф

Е I е Ф

K x ихн

r а и х

1 ч нее хЕх е

1:ох

m ах

I

9 ах н !«ж и н

Х fd C

oFx

I O

td 9 ххх

Жхх

Х

Ф I м ю о о

% !% и 1 г

I (I

I (Ч I

<Ч I с 1

O I

Е с"1 1!! 1

> 1

1 О ф о о о о Ф Ф с Ю

o o

Г О1

СЧ (Ч

М М о о

5 охах ан Й н х э Ф ихны

ЭНТИХ

Эха дйих ф м

Ю

f

СЧ

% Ч м ь о

О\

<Ч с

1, 1

r

Э а н

Э и

Е !!

> о м

М

Ю

1 .<Ч

Ю г м

М о о

1 I

0О О (ч м

Ъ о о

Ю Ф

Ю

1 о м

М о!! !! II

I! р

li !!

1 Ф Х ххКн хива

ФИНИ

moor эеха

Е>oх

5 охам а н е

r Ф Ф ххнИ е их

Эха дzoх -! . О\ ! м

М

o o

1 I о о м м

М М о о ( м с о

1 ф

CV

9 и

Г м

М о

I о м

Ch \О м м

М с о о

I I е сч м с о о х

1 Ф Х хжйн хеею

ФХНK хиих ээха

ЕОии 1

li о

Х

Х

Ф I

O I

Е

1 сй (Ч I

Il 1

r х

1

1 Х жеах хнLÕ ии ехйе хихон с х

М

I н

Х е

М О\

1О Ю

Е

I Х

Фе фМ

o o

9ХФФ

yoga г

М

Id х

Р!

Ф Ф

1 (5 о и И ох Я

0) 4

2 х

1

1

Х 1

9 I

O I

И

I л 1 (Ч I

11 1

I М х11rю!х ео нхиЕжн х ае х м Ф ае и еах

<69 & 4 r хорхи

ФХЭХФФ

1 I I 1 Ф 1 Х о1нкиЕхн амхФХеах

IЕххинRK

1К1Х„

4 Ф Ф аж

Фхнх

Яни Ф оххФХ ах и И

Г ф О\ ф о о о ф

%! % 1 т1 %!

1 м 1!

Ю I

1 I

О I

СЧ 1 ъ о

I (! м

1 о

M с о

863699

Таблиц а 4 магний, кальций, редкоземельные металлы и железо, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения износостойкости, он содержит компоненты в следующем соотношении, вес.Ъ:

2170

2300

1900-2400 30

2280

2390

0,01-0,05

Остальное

1900

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 361217, кл. С 22 С 37/04, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 540936, кл. С 22 С 37/04, 1975.

2100

Составитель Г. Дудик

Редактор М. Циткина Техред A. Савка Корректор М. шаРоши

Заказ 7710/43 Тираж 684 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 формула изобретения

Чугун с шаровидным графитом, содержащий углерод, кремний, марганец, 20

Углерод

Кремний

Марганец

Магний

Кальций

Редкоземельные металлы

Железо

2,5-4,0

4,6-6,1

0,2-0,5

0,03 -0,1

0,005-0,05