Способ поверхностного упрочнения металлических литейных форм

 

А. В. Афонаскин, Г. Н. Бейзер, В. П. Величко, Е.

И В. В. Пискунов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Научно-исследовательский институт специальных спосо (54) СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ

ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ

Изобретение относится к литейному пройзводству, в частности к способам поверхностного упрочнения металлических литейных форм.

Известен способ химико-термической обработки поверхности отливок в форме, предусматривающий подачу под давлением газообразного или жидкого реагента к отливке через толщу формовочного материала в период затвердевания и охлаждения отливки (1).

Недостатком этого способа является то, что его эффективность ограничивается применением газообразных или жидких реагентов и практически исключает возможность применения твердых реагентов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ поверхностного упрочнения металлических литейных форм, включающий нанесение упрочнянлцего покрытия на поверхность формы и заливку формы жидким металлом (2) .

Недостатком известного способа поверхностного упрочнения является низкая интенсивность диффузионных процессов на границе металлическая форма — покрытие, связанная с наличием оболочек связующего на частицах нанбсимого покрытия. Кроме того, покрытие прижимается к металлической форме только давлением заливаемого металла и только во время его нахождения в жидком

10 состоянии, а после образования корочки начинается усадка отливки и снятие давления, по также снижает интенсивность упрочнения.

Необходимость сушки покрытия, возможность размыва слоя покрытия струей зали15 ваемого металла снижает эффективность способа. Цель изобретения — интенсификация и повышение эффективности процесса упрочнения рабочей поверхности металлических литейных форм.

Поставленная цель дос-игается тем, что

I согласно способу поверхностного упрочнення

3 959892 металлических литейных форм, включающему нанесение упрочняющего покрытия на поверхность формы и заливку формы жидким металлом, упрочняющее покрытие наносят после частичной кристаллизации отливки в зазор между отливкой и формой, образуемый при приоткрывании формы, а затем прилагают давление на упрочняющее покрытие при смыкании литейной формы.

В предлагаемом способе используется порош-IO кообраэное упрочняющее покрытие беэ связующего, что позволяет. легко заполнять им зазор между отливкой и формой, образуемый при приоткрывании формы, после частичной кристаллизации отливки. Кроме того, отсутствие оболочек связующего на частицах упрочняющего покрытия повышает интенсивность процесса диффузии упрочняющего компонента в поверхностный слой металлической формы.

Способ поверхностного упрочнения металлических литейных форм может быть осуществлен следующим образом.

В литейную металлическую форму (кокиль), например с вертикальным разъемом, заливают жидкий металл, выдерживают до образования поверхностной корки, обеспечивающей сохранение конфигурации отливки, Параметры процесса

Способ

Продолжнтельность процесса упрочне ния, мин

Толщина слоя покрытия, Темпера тура рас плана, С

Темпе

Tjjp8 суш ки покрытия С

Материал литейно формы остав yhрочняюТолщина диффузинного родолжительость

его noслоя, мкм рытия, % окрытия, ч

1-2 12-14 40-50

0,4 — 0,5 200

В С-84 1320—

Na@B4 Π— 1340

13

NH4Ñ1-1 0 203=2Ë

Декстрин-5,0 (сверх 100%) Сталь

15 Л

Известный

В4С-84 1320— йа BqOq- 1340

NH4CI1,0

4lzOs2,0

6-8 50-60

1 — 2 (после смыкания формы) Предлагаемый

Сталь

15Л

250 мм, изготовленных из стали 15 Л. В качестве упрочняющего покрытия испольэовали смесь, содержащую, мас.%; порошок карбида бора (В4С) 84; буру (Na2 840,) Испытания согласно известному способу лроволились на кокилях для отливки цилиндрических отливок роторов вакуумных насосов диаметром 130 мм и высотой

4 после чего раздвигают части кокиля и создают зазор 3 — 4 мм между отливкой и частями кокиля. Во избежание высыпания смеси по плоскости разъема в кокиле предусмотрены уплотнения в виде литейных замков. В зазор между отливкой и формой засыпают порошковую .смесь упрочняющего покрытия, например состав для борирования, Благодаря большой дисперсности частиц, входящих в состав упрочняющего покрытия, смесь обладает хорошей подвижностью и легко заполняет зазор. После заполнения зазора части кокиля смыкают, оказывая давление на покрытие. Температура отливки и давление, передаваемое на рабочую поверхность кокиля, обеспечивают условия для проведения диффузионного процесса легирования поверхности.

После выдержки упрочняющего покрытия под давлением части кокиля раскрывают и упрочняющий состав с отливкой удаляют.

Для получения упрочненного слоя большей толщины процесс повторяют несколько раз.

В таблице приведены сравнительные результаты исследования процесса поверхностного упрочнения по известному и предлагаемому способу.

Составитель Н. Кузьмин

Техред А. Бабннец Корректор Л. Бокшан

Редактор В. Лазоренко

Тираж 852 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7098/13

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

13; хлорнстый аммоний (NH4 Cl) 1; окись алюминия (AlqOq) 2 и связующее. В ка честве связующего использовали декстрин (5% сверх 100 o). Покрытие толщиной 1—

2 мм наносили на предварительно подогретую до 100 .С поверхность кокиля, затем просушивали его и заливали форму расплавом чугуна при 1320 — 1340 С.

По предлагаемому способу чугун заливали в очищеннъй кокиль и после образования корки на поверхности отливки (температура поверхностного слоя отливки

1000 — 1100 С) части кокиля приоткръшали и в обоазовавшийся зазор 3-4 мм засыпали упрочняющий состав (без связующего), при этом температура прогрева поверхности кокиля достигала 500 — 600 С. После заполнения зазора упрочняющим составом части кокиля смъткали, при этом создавалось равномерное давление 2 — 3 кгс/см на сформированный слои покрытия.

По окончании процесса упрочнения металлографическим способом определяли топни ну диффузионного слоя;

Интенсификация процесса упрочнения по изобретению достигается. за счет сокращения его,продолжительности и исключения операции сушки. Эффективность процесса повышается за счет предварительного прогрева жидким металлом рабочей поверхности

959892 6 литейной формы перед заполнением зазора упрочняющнм покрытием и созданием давления на упрочняющее покрытие в процессе упрочнения, что обеепечнвает увеличение толщи5 нъ| диффузионного слоя.

Реализация изобретения позволит повысить эффективность процесса упрочнения металлических литейных форм при значительном сокращении продолжительности их обработки. то

Формула изобретения

Способ поверхностного упрочнения металлических литейных форм, включающий нанесение упрочняющего покрытия на поверх-! э ность формы и заливку формъ жидким металлом, отличающийся тем, что, с целью интенсификации и повышения эффективности процесса, упрочняющее покрытие наносят после частичной крнстал- ° щ лизации отливки в зазор между отливкой и формой,. образуемый прн приоткрывании формъ, а затем прилагают давление на упрочняющее покрытие при смъткании литейной формы. гу .Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР й"- 212701, кл. В 23 С 9/00, опублик.1965.

2. Патепт Японии М 47-31495, кл.11В1 з© (В22С), опублик. 1972.