СПОСОБ ОТЛИВКИ ЗУБЬЕВ ЭКСКАВАТОРА Российский патент 1995 года по МПК B22D27/04 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к технологии воздействия на жидкий металл в литейной форме путем изменения скорости охлаждения.

Известен способ отливки зубьев экскаватора, имеющих две, образующие режущее ребро, боковые и две торцевые поверхности, который заключается в заливке стали в литейную форму и охлаждении в этой форме [1]
В конструкции таких зубьев две боковые поверхности являются рабочими поверхностями, поэтому подвергаются быстрому истиранию, что обусловлено самой технологией отливки таких зубьев, не предусматривающей никаких технологических приемов, которые затем, уже в готовой продукции, повлекли бы за собой уменьшение этого истирания.

В то же время известен наиболее близкий по технической сущности к заявляемому способ отливки металлических изделий, в том числе, следовательно, и зубьев экскаватора, заключающийся в заливке стали в литейную форму и регулируемом охлаждении их поверхностей [2] Однако из прототипа регулируемое охлаждение известно как охлаждение путем установки внутренних и наружных холодильников для выравнивания скорости охлаждения тонких и толстых частей отливки. В результате и этот способ не способствует снижению истирания зубьев экскаватора.

Таким образом, задачей изобретения является разработка способа отливки зубьев экскаватора, имеющих две, образующие режущее ребро, боковые и две торцевые поверхности, который обеспечил бы в готовом изделии его устойчивое сопротивление к истиранию, а также одновременно сопротивление истиранию и самозатачивание.

Согласно изобретению поставленная задача решается тем, что скорость охлаждения в литейной форме одной или двух боковых поверхностей зуба на участке ее длины, равном 0,3-0,8 от режущего ребра, увеличивают в 2,5-10,0 раз по сравнению с обычной скоростью охлаждения в литейной форме торцовых поверхностей. Под обычной понимается скорость охлаждения металла в форме без какого-либо внешнего дополнительного на него воздействия.

Такое решение обеспечивает повышение стойкости к истиранию одной рабочей поверхности зуба экскаватора и одновременно его самозатачиваемость за счет большего истирания второй рабочей боковой поверхности.

Для повышения только сопротивляемости металла зуба истиранию, если задача самозатачиваемости не ставится, охлаждение и второй боковой (рабочей) поверхности зуба ведут по тому же режиму, что и охлаждение одной боковой поверхности.

На фиг. 1 представлен зуб экскаватора, главный вид; на фиг.2 то же, вид сбоку.

Способ заключается в следующем.

В залитой сталью литейной форме торцевые поверхности 1 и 2 отливки зуба экскаватора охлаждаются с обычной скоростью без какого-либо дополнительного внешнего воздействия на это охлаждение. Боковую поверхность 3 отливки зуба охлаждают со скоростью, в 2,5-10,0 раз превышающей обычную (естественную) скорость охлаждения торцевых поверхностей. В этом случае вторая боковая поверхность 4 зуба охлаждается с такой же скоростью, как и торцевые поверхности.

Обычная (естественная) скорость охлаждения металла торцевых поверхностей в литейной форме при изготовлении зубьев экскаватора, вес которых составляет 5-400 кг, как показали подробные исследования, равна 3-6^оС/с.

При таком перепаде температур при охлаждении (3-6^оС/с для торцевых поверхностей, до 60^оС/с для боковой поверхности) в металле зуба, прилегающем к ускорению охлаждаемой его боковой поверхности, формируется аксиальная текстура с осью (100), перпендикулярной этой поверхности. Эти же исследования выявили анизотропию при трении кристаллов металла по плоскости (100).

При скорости регулируемого охлаждения боковой поверхности зуба менее 7,5^оС/с (3^оС/с х 2,5 7,5^оС/с) формируется структура с беспорядочной ориентацией кристаллов, близкая к их ориентировке в остальном теле зуба, что не обеспечивает решения поставленной задачи. При скорости регулируемого охлаждения боковой поверхности более 60^оС/с наблюдается та же картина вероятно в связи с тем, что в быстро охлаждаемом металле возникает большое количество центров кристаллизации, ориентированных беспорядочно.

При реализации этой части способа, когда ускоренному охлаждению подвергают только одну боковую поверхность зуба, кроме увеличения сопротивляемости истиранию его одной боковой поверхности, достигается и второй технический результат самозатачиваемость зуба вследствие проявления второй боковой поверхностью сопротивляемости истиранию в значительно меньшей степени, чем первой.

Ускоренное охлаждение боковой поверхности на участке, равном 0,3-0,8 ее длины, определено, исходя из того, что остальная часть зуба при эксплуатации не изнашивается.

В случае решения технической задачи только по увеличению сопротивляемости зуба истиранию и вторую ее поверхность 4 подвергают охлаждению на том же участке длины со скоростью, в 2,5-10,0 раз превышающей обычную скорость охлаждения в форме торцевых поверхностей.

В производственных условиях выплавляли для изготовления зубьев экскаватора НД/1500, масса которых равна 12 кг, сталь следующего химического состава: углерод 1,20% кремний 0,60% марганец 13,20% фосфор 0,05% сера 0,01% остальное железо и примеси.

В процессе изготовления литейных форм в них, в зоне прилегания к боковой поверхности зуба на участке 0,7 ее длины от режущего ребра, устанавливали металлический холодильник массой 2,0 кг. После охлаждения зубьев исследовали их структуру и в условиях эксплуатации изучали вопросы самозатачивания и сопротивляемости истиранию. Достигается увеличение стойкости к истиранию в 2,5-4,0 раза и самозатачиваемость зуба.

Для ускоренного охлаждения обеих боковых поверхностей зуба использовали металлические холодильники, устанавливаемые в литейной форме в зоне прилегания к этим поверхностям.

Использование в опытном порядке таких зубьев в эксплуатационных условиях подтвердило возрастание их сопротивляемости истиранию в 2,5-4,0 раза по сравнению с зубьями, отлитыми по известной технологии.

Использование: в литейном производстве. Задачей изобретения является обеспечение устойчивой сопротивляемости зуба к истиранию и самозатачивания. Сущность изобретения: способ заключается в заливке стали в литейную форму и регулируемом охлаждении поверхности зуба, при этом скорость охлаждения одной или двух боковых (рабочих) поверхностей на участке, равном 0,3 - 0,8 ее длины от режущего ребра, увеличивают в 2,5 10,0 раз по сравнению с обычной скоростью охлаждения в форме торцевых поверхностей. 2 ил.

СПОСОБ ОТЛИВКИ ЗУБЬЕВ ЭКСКАВАТОРА, имеющих боковые, образующие режущее ребро, и две торцевые поверхности, включающий заливку стали в литейную форму и регулируемое охлаждение их поверхностей, отличающийся тем, что скорость охлаждения одной или двух боковых поверхностей на участке, равном 0,3 0,8 ее длины от режущего ребра, увеличивают в 2,5 10,0 раз по сравнению с обычной скоростью охлаждения в литейной форме торцевых поверхностей.