Способ получения армированных отливок

 

Союз Советск и«

Социалистических

Рес ублии

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и>992120 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13. 05,81(21) 3288959/22-02 (5! )М. Кл.

В 22 0 19/02 с присоединением заявки № (23) ПриоритетГаеударатее««ые кем«тет

СССР ев ле«ем «зебрете««й и еткрыти«

Опубликовано 3001.83. Бюллетень № 4

Дата опубликования описания 30.01.83 (53) УДК 621 74. .042(088.8) Ю.Н, бугай, K.A. Крылов, А.Н. Николаев, -А Ядашин, Э.б. Милевский, В.А. Шишкин, В.Г. Панчук» T.Ã,, Бунятов и P.P. Зейналов

Ф

- «F

«с.

Ивано-Франковский институт нефти и газа

4»»»"- »««, (72) Авторы изобретения

/ (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУ 4ЕНИЯ АРМИРОВАННЬ!Х

ОТЛИВОК

Изобретение относится к литейному производству, конкретнее к способам получения армированных отливок.

Известен способ получения армированных отливок, заключающийся в том, что во вращающуюся со скоростью 1015 об/мин изложницу (форму) со стержнем, оформляющим профиль зубьев, вводят порошок из твердого сплава, например релита, и заливают 1/4 ч. об- ц щего объема металла, после перемешивания которого с релитом и затвердевания по профилю шарошки увеличивают скорость вращения изложницы до оптимальной и заливают оставшуюся часть металла P1).

Недостатки устройства - сложность перемешивания порошка твердого сплава с жидким металлом, заключающаяся в том, что в изложницу вначале вводят 20 порошок из твердого сплава, а затем заливают жидким металлом, при этом по грани цам контакта жидкого металла с твердым сплавом образуется корка;

2 неэффективное сцепление твердосплавных частиц, находящихся в непосредст венной близости от стенки изложницы, так как по границе контакта проходит интенсивное охлаждение и кристаллизация жидкого металла, без их взаимной диффузии.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения армированных отливок, заключающийся в том, что во вращающуюся со скоростью 400-1000 об/мин и нагретую до 200"600оС литейную форму одновре" ,менно с жидким металлом вводится и

1 твердый сплав Г2).

Недостатком указанного способа является то, что за время перемещения твердого сплава в жидком -металле происходит кристаллизация металла, контактирующего с литейной формой, и об" разование неармированного слоя метал-, ла толщиной 0,8-1,5 мм, приводящего к снижению стойкости армированной зо3 992120 ны у деталей, поверхности которых в дальнейшем не подвергаются механической обработке.

Цель изобретения " повышение стойкости армируемых поверхностей деталей, не подвергающихся в дальнейшем механической обработке.

Поставленная цель достигается тем, что вращающуюся литейную форму с жидким металлом подвергают нагреву, 1а а твердый сплав вводят после расплавления закристаллизовавшейся корочки металла на стенках литейной формы, а охлаждение ведут со скоростью 55,5 град/с.

Повышение стойкости центробежноармированных отливок достигается тем, что в результате перемещения во вращающейся литейной форме, с полностью расплавленным металлом, частицы твердого сплава достигают поверхности детали, увеличивая тем самым размеры армированной зоны у деталей, не подвергающихся в дальнейшем механичес" кой обработке. Оптимальное легирование металлосвязки армированной зоны с целью рационального растворения твердого сплава и эффективного его закрепления в металлосвязке обеспечиваэа ется определенным термическим циклом предлагаемого способа, характеризуемым скоростью кристаллизации в армиро" ванной зоне (5-5,6 град/с. Снижение скорости кристаллизации в армированной зоне меньше 5 град/с приводит к зна" чительному растворению твердого сплава и снижению стойкости армированной эоны, а увеличение скорости охлаждения выше 5,5 град/с приводит к мало40 му легированию металлосвязки армированной зоны и неэффективному закреплению зерен. При эксплуатации таких деталей происходит выкрашивание частиц твердого сплава из армированной зоны.

На чертеже представлена схема ус-. тановки.

Устройство включает верхнюю траверсу 1, крышку 2, индуктор 3, верх". нюю полуформу 4, нижнюю полуформу 5, планку 6, магнитную защелку 7, воронку 8 дозатора, зерновой твердый сплав 9, среднюю траверсу 10, индикатор 11, тигль 12, нижнюю травер" су 13, болты 14, вал 15, центробежную машину, подшипниковую обойму 16, подшипники 17, прижимную планку 18„ шкив 19, текстронный ремень 20 и зажимной болт 21.

Перед началом работы в тигле 12 расплавляется необходимое количество металла 22, под тиглем 12 устанавливается воронка 8 с дозатором, внутри которой располагается необходимое количество твердого сплава, а магнит. ная защелка 7 приводится в закрытое состояние, сверху ставится нижняя 5 и верхняя 4 охлаждаемые полуформы, внутри которых размещается индуктор 3, все затем покрывается крышкой 2, верхней траверсой 1 и зажимается болтами 14 и 21.

Вся система через шкив приводится во вращение вокруг оси 00,1. Металл 22 из тигля 12 под действием центробежных сил перемещается в форму и начинается его кристаллизация, включается индуктор 3. Корочка металла на стенках формы расплавляется, после этого открывается магнитная защелка 7 и, твердый сплав 9 попадает в форму, где под действием центробежных сил он перемещается к периферии < ормы, располагаясь по ее объему в непосредственной близости от поверхности, за. тем включается интенсивное охлажде- ние формы со скоростью 5-5,5 град/с и по окончании кристаллизации цент" робежная машина останавливается, Стойкость армированной зоны определяется оптимальным легированием металлосвязки армированной зоны вольфрамом и углеродом. Исследование растворимости твердого сплава в металлосвязке армированной зоны проводят на . микрорент геноспектрал ьно11 анализато" ре ИЬ-46 фирмы "Камета". Относительное содержание элементов определяют по числу импульсов за период 10 с, что характеризует интенсивность рентгеновского излучения определенной линии элемента, Результаты исследований приведены в таблице.

Как видно из таблицы, вольфрам в основном концентр ир уется в зернах% С, примерно 484 находится в переходной зоне, окаймляющей зерно твердого сплава, и около 13,54 в металлосвязке.

Железо составляет основу металлосвязки и около 481 находится в переходной зоне.

Приведенные результаты характеризу ют распределение элементов при предлагаемой схеме центробежного армирования, изготовленных при скорости кристаллизации 5,5 град/с.

Увеличение скорости кристаллизации в армированной зоне приводит к умень5 99212 шению растворяемости литого карбида вольфрама. Уменьшение грануляции литого карбида вольфрама приводит к увеличению его растворимости.

Оптимальным легированием металлосвязки армированной зоны вольфрамом и углеродом для деталей, работающих в условиях абарзивного и ударно-абразивного изнашивания, является 12"183 растворения литого карбида вольфрама, 0 которое определяется скоростью кристаллизации в армированной зоне при центробежном армировании равной (55,6) град/с.

Предлагаемый способ реализован 1s при изготовлении опытных буровых долот 269,3 СЗ-ГНУ и 295,3 СЗ-ГВ, оснащенных центробежно«армированными зубками, на Дрогобычском долотном заводе. 20

Изготовление зубков проводят на высокочастной плавильной установке с Центробежной машиной 84И 9/10-0,44.

В качестве полуформ используют кера" мические оболочки, снабженные канала- 25 ми для водяного охлаждения .

В тигле расплавляют 150 г металла

18ХНЗНФЛ, напротив каждого зубка на" ходятся воронки дозаторов с твердым сплавом из расчета 5 г íà l зубок. зо

После расплавления металла центробеж. ная машина приводится во вращение со скоростью 600 об/мин, затем включается индуктор верхней полуформы, после повторного расплавления всего металлаз

Промышленные испытания опытных партий долот, проведенные в объеди" нениях "Полтаванефтегаэгеология", нЧерниговнефтегазгеология" и "ухта" нефтегазгеология" показали, что технико-экономические показатели эффективности внедрения предлагаемого способа армирования зубков шарошек буровых долот обуславливаются повышением размеров армированной зоны и уве" личением стойкости вооружения, что позволяет получить зкономическую эф" фективность при эксплуатации, долот, оснащенных центробежно-армированными зубками, в размере 839 руб. за счет снижения стоимости метра проходки.

Интенсивность рентгеновского излучения по числу импульсов за 10 с, 4 на структурных составляющих

Элемент

Зерна Переходная зона Иеталлосвяэка имп/10 с(3, имп/10 с ) % имп/!0 с) й

l 9090 97, g .9546

185 0 9 9520 l3 0,06 136

170 0,85 684

13,4

47,6 2692

Вол ьфрам

Железо

Хром

Никель

47,6 2006

79,5

0,6 181

3,4 1166

0 9

5,8. ростью 400-1000 об/мин, введение зернового твердого сплава в расплав и последующее охлаждение, о т л и ч а- ю щ -и и с я тем, что, с целью повышения стойкости армируемых поверх"

Формула изобретения

Способ получения армированных отливок, включающий заливку металла во вращающуюся литейную форму со ско"

0 6 индуктор отключается, срабатывает маг нитная защелка и твердый сплав перемещается в жидком металле до перишерии фария. После чего подается вода через каналы водяного охлаждения полу. форм.

Регулировка скорости охлаждения производится сечением каналов водяного охлаждения и давлением на входе в полуформу. В нашем случае водяные каналы располагают на расстоянии 5 мм от поверхности полуформы по всему периметру отливки в вертикальной плоскости, сечение каналов (28"30) мм

2. давление на входе в полуформу (1,51,7) кгс/см . Зубки готовят диаметром l0, 12, 14 мм формы М и С по

ТУ 48-19-281-77.

992120

Составитель В. Гуркин редактор А, Мотыль Техре8 Т. Фанта «КОЕЕектоЕ у Пономаренко

Заказ 195/ Тираж 11 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11 035 Москва 8-. 35 Рачшская наб, а. 4/5

35 . .«Ь А ъ. » « 4ы

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4 ностей деталей, не подвергаюцихся в дальнейшем механической обработке, металл, залитый в литейную форму, нагревают до расплавления закристаллизовавшейся корочки металла на стенках литейной формы, после чего вводят твердый сплав, а охлаждение ведут со скоростью 5 "5,5 град/с.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

М 176046, кл. В 22 З 19/02, 1962.

2. Авторское свидетельство СССР

У 685429, кл. В 223 19/02, 1978.