Способ термоупрочнения лемеха плуга Российский патент 2019 года по МПК B22D27/04 

Описание патента на изобретение RU2684129C1

Изобретение относится к металлургии литейного производства, в частности к разработке способа получения отбеленной износостойкой отливки.

Известен способ получения износостойких отбеленных деталей, например быстроизнашивающихся сменных деталей металлургического и горнорудного оборудования. Эти детали отливаются с холодильниками в местах предполагаемого получения отбела, а чугун имеет следующий химсостав, %: С 3,2-3,4; Si 2,8-3,5; Cr 5,0-6,5; Al 1,0-1,5; Mn 0,6-2,0; Fe -остальное.

В чугун при выдаче его из печи в ковш никаких добавок не вводится. Отбеленная часть этих отливок имеет твердость 410-520 НВ, твердость «серой» зоны 320-370 НВ, имеется большая переходная зона. (Ю.Н. Таран, В.М. Снатовский, B.C. Лучкин и др. «Чугун» А.С. 742481 М. Кл.2 С22С 37/10.)

Недостатком такого способа получения отбеленных износостойких отливок является: низкая твердость и износостойкость отбеленного слоя из-за наличие карбидов в основной «серой» части отливки затрудняет обрабатываемость ее резанием и может привести к хрупкому разрушению изделия при динамических нагрузках.

Известен способ получения отливок автомобильных распределительных валов, включающий изготовление оболочковой формы, установку холодильников, заливку чугуна и последующее регулируемое охлаждение кристаллизующегося металла, при этом, с целью повышения износостойкости валов, чугун заливают при 1375…1400°С, а охлаждение при первичной кристаллизации осуществляют со скоростью 35…40°С/с в носике кулачка и 0,4…0,5°С/с - в центральной части вала. (В.П. Платонов, А.А. Колпаков «Способ получения отливок автомобильных распределительных валов» А.С. 980955 М. Кл.2 B22D 27/04).

Отбел на носиках кулачков получают с помощью:

1. установки холодильников в частях формы, образующих носики кулачков;

2. увеличения содержания карбидообразующих легирующих элементов Mn и Cr;

3. увеличения выдержки и перегрева чугуна в печи;

4. температуры заливки форм.

Недостатком данного способа является недостаточная глубина отбела на носиках кулачков и наличие цементита в опорных шейках.

Все эти способы увеличивают одновременно глубину отбела отливки, в зоне контакта с холодильниками, но при этом увеличивается количество цементита в опорных шейках и в других элементах распредвала, что ухудшает механическую обрабатываемость отливок и делает распредвалы хрупкими.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления отливок из отбеленного чугуна, преимущественно с быстроизнашиваемыми отверстиями, включающий заливку чугуна в песчаную литейную форму со стержнями для формирования отверстий в отливке, затвердевание и охлаждение отливок в литейной форме, при этом с целью повышения твердости и абразивной износостойкости рабочих поверхностей отверстий, охлаждение поверхностного слоя отливки в зоне отверстий в процессе затвердевания ведут со средней скоростью 650…800 К/мин, при этом стержни используют с внутренними теплоотводящими металлическими вставками, сообщенными с холодильником (SU, авторское свидетельство №1811976, B22D 27/00).

Недостатком данного способа является отсутствие стабильности в получении необходимой величины отбеленной зоны.

Технической задачей данного изобретения является получение заданной стабильной глубины чистого отбеленного слоя в режущей части лемеха плуга из высокопрочного чугуна, повышение твердости, регламентирование ширины переходной зоны.

Технический результат - повышение износостойкости и эксплуатационных характеристик в режущей кромке лемеха плуга для почв низкой плотности.

Указанный технический результат достигается способом термоупрочнения лемеха плуга, включающим изготовление песчано-глинистой формы, установку в форму холодильников, заливку чугуна в форму и последующее охлаждение кристаллизующегося металла, при этом устанавливают стальные холодильники объемом 2,3⋅10-8 м3 на квадратный миллиметр отбеливаемой поверхности отливки, чугун с содержанием углерода 3,3…3,6%, кремния 1,27…1,59%, марганца 0,4…0,7%, магния 0,4…0,6% и серы ≤0,02% заливают в сырую песчано-глинистую форму при температуре 1360…1430°С, осуществляют отбел режущей кромки лемеха плуга на глубину 4…5 мм.

Отличительные существенные признаки, влияющие на достижение заявленного технического результата:

- установление стальных холодильников объемом 2,3⋅10-8 м3 на квадратный миллиметр отбеливаемой поверхности отливки;

- залив чугуна с содержанием углерода 3,3…3,6%, кремния 1,27…1,59%, марганца 0,4…0,7%, магния 0,4…0,6% и серы ≤0,02% в сырую песчано-глинистую форму;

- проведение процесса заливки при температуре 1360…1430°С;

- отбел режущей кромки лемеха плуга на глубину 4…5 мм.

Установление заявленного объема стальных холодильников позволяет обеспечить необходимую скорость охлаждения отливки в местах требуемого повышения износостойкости с формирования структуры ледебурит (отбела) на требуемую глубину.

Выбор предложенного процентного соотношения химических элементов сплава позволяет получать отливки, способные выдерживать динамические (ударные) нагрузки и высокую износостойкость лемеха плуга в процессе эксплуатации, а также получать стабильную глубину отбела.

Использование указанной температуры заливки обеспечивает достаточную жидкотекучесть расплава, исключая появления дефектов литья.

Выбор данной глубины отбела режущей кромки лемеха плуга обусловлен следующим: почвы низкой плотности характеризуются относительно невысокими динамическими нагрузками на лемех плуга, большая глубина отбеленного слоя приведет к хрупкому излому, меньшая - значительно снизит срок эксплуатации. Отбел на глубину 4…5 мм режущей кромки лемеха плуга для почв с низкой плотностью является оптимальным.

При испытаниях проводились исследования влияния процентного содержания углерода, кремния, марганца, магния, а также температуры заливаемого чугуна на толщины отбеленного слоя режущей кромки лемеха плуга.

Для выбора оптимального состава чугуна для отливок лемеха плуга с отбеленным рабочим слоем было выполнено исследование комплексного влияния содержания основных его компонентов - кремния и марганца на глубину и характер отбеленной зоны литых образцов клиновидной формы, залитых в сырую песчано-глинистую форму.

Исследование проводилось на серии опытных плавок чугуна, выплавленного в лабораторной индукционной печи, с фракционной разливкой металла. Содержание углерода выдерживалось на высоком уровне 3,3…3,6%, чтобы обеспечить образование возможно большего количества эвтектического цементита и высокую твердость отбеленного слоя, содержание серы не превышало 0,02%.

В ходе каждой плавки, изначально низкомарганцевого и низкокремнистого чугуна варьировали содержание марганца и кремния дробными добавками сначала первого, а затем второго элемента. После каждой добавки отбирали пробу на химический анализ и заливали опытный образец для изучения характера отбела.

Твердость отбеленной части образцов в зоне чисто белого чугуна для всех фракций была примерно одинаковой и составляла 60…62,5 HRC. Твердость основного тела отливки (зона графитизированного чугуна) и глубина отбела, измеренная до появления первых включений графитовой эвтектики.

Примеры конкретных выполнений.

Пример 1. Была изготовлена песчано-глинистая форма, в которую были установлены холодильники объемом 2,3⋅10-8 м3 на квадратный миллиметр отбеливаемой поверхности отливки, затем осуществляли заливку чугуна с содержанием углерода 3,3…3,6%, кремния 1,27…1,59%, марганца 0,4…0,7%, магния 0,4…0,6% и серы ≤0,02% в сырую песчано-глинистую форму при температуре 1360°С, при этом происходил отбел режущей кромки лемеха плуга на глубину 4 мм.

Пример 2. Была изготовлена песчано-глинистая форма, в которую были установлены холодильники объемом 2,3⋅10-8 м3 на квадратный миллиметр отбеливаемой поверхности отливки, затем осуществляли заливку чугуна с содержанием углерода 3,3…3,6%, кремния 1,27…1,59%, марганца 0,4…0,7%, магния 0,4…0,6% и серы ≤0,02% в сырую песчано-глинистую форму при температуре 1430°С, при этом происходил отбел режущей кромки лемеха плуга на глубину 5 мм.

Таким образом, заявленный способ термоупрочнения лемеха плуга обеспечивает повышение износостойкости и эксплуатационных характеристик в режущей кромке лемеха плуга для почв низкой плотности.

Похожие патенты RU2684129C1

название год авторы номер документа
Способ получения износостойких структур в режущей кромке лемеха плуга 2018
  • Моторин Вадим Андреевич
  • Гапич Дмитрий Сергеевич
  • Костылева Людмила Венедиктовна
  • Новиков Андрей Евгеньевич
  • Грибенченко Алексей Викторович
  • Елфимов Александр Валерьевич
RU2677326C1
Способ получения отбеленных износостойких отливок 2017
  • Моторин Вадим Андреевич
  • Гапич Дмитрий Сергеевич
  • Костылева Людмила Венедиктовна
  • Новиков Андрей Евгеньевич
  • Любимова Галина Афанасьевна
RU2649190C1
Способ повышения работоспособности рабочих органов для почвообработки 2020
  • Моторин Вадим Андреевич
RU2739045C1
Способ восстановления ресурса рабочих органов для почвообработки 2020
  • Моторин Вадим Андреевич
RU2739049C1
Способ восстановления рабочих органов глубокорыхлителей 2020
  • Моторин Вадим Андреевич
  • Гапич Дмитрий Сергеевич
  • Любимова Галина Афанасьева
RU2739052C1
Способ восстановления с упрочнением долот глубокорыхлителей 2020
  • Моторин Вадим Андреевич
  • Гапич Дмитрий Сергеевич
  • Любимова Галина Афанасьевна
RU2739075C1
Способ восстановления рабочих органов орудий для разделки почвогрунтов 2020
  • Моторин Вадим Андреевич
  • Гапич Дмитрий Сергеевич
RU2737691C1
Способ восстановления ресурса рабочих органов почвообрабатывающих машин 2020
  • Моторин Вадим Андреевич
RU2754332C1
Способ восстановления рабочих органов глубокорыхлителей 2020
  • Моторин Вадим Андреевич
  • Поддубский Антон Александрович
  • Чамурлиев Георгий Омариевич
RU2754330C1
Способ восстановления рабочих органов почвообрабатывающих машин 2020
  • Моторин Вадим Андреевич
  • Поддубский Антон Александрович
  • Чамурлиев Георгий Омариевич
RU2752724C1

Реферат патента 2019 года Способ термоупрочнения лемеха плуга

Изобретение относится к металлургии литейного производства и может быть использовано для получения отбеленной износостойкой отливки из чугуна. Осуществляют изготовление песчано-глинистой формы, в которую устанавливают стальные холодильники. Производят заливку чугуна в форму и последующее охлаждение кристаллизующегося металла. Устанавливают холодильники объемом 2,3⋅10-8 м3 на квадратный миллиметр отбеливаемой поверхности отливки. Заливают чугун с содержанием углерода 3,3…3,6%, кремния 1,27…1,59%, марганца 0,4…0,7%, магния 0,4…0,6% и серы ≤ 0,02% в сырую песчано-глинистую форму при температуре 1360…1430°С. Обеспечивают отбеливание режущей кромки лемеха плуга на глубину 4…5 мм. В результате повышаются износостойкость и эксплуатационные характеристики в режущей кромке лемеха плуга для почв низкой плотности. 2 пр.

Формула изобретения RU 2 684 129 C1

Способ термоупрочнения лемеха плуга, включающий изготовление песчано-глинистой формы, установку в форму холодильников, заливку чугуна в форму и последующее охлаждение кристаллизующегося металла, отличающийся тем, что устанавливают стальные холодильники объемом 2,3⋅10-8 м3 на квадратный миллиметр отбеливаемой поверхности отливки, при этом чугун с содержанием углерода 3,3…3,6%, кремния 1,27…1,59%, марганца 0,4…0,7%, магния 0,4…0,6% и серы ≤0,02% заливают в сырую песчано-глинистую форму при температуре 1360…1430°С с обеспечением отбеливания режущей кромки лемеха плуга на глубину 4…5 мм.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2019 года RU2684129C1

Способ изготовления отливок из отбеленного чугуна 1989
  • Воробьев Геннадий Михайлович
  • Петрова Ольга Алексеевна
  • Цоцко Виталий Иванович
SU1811976A1
Способ получения отбеленных износостойких отливок 2017
  • Моторин Вадим Андреевич
  • Гапич Дмитрий Сергеевич
  • Костылева Людмила Венедиктовна
  • Новиков Андрей Евгеньевич
  • Любимова Галина Афанасьевна
RU2649190C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТБЕЛЕННЫХ ИЗНОСОСТОЙКИХ ОТЛИВОК 2011
  • Зиновьев Юрий Александрович
  • Колпаков Алексей Александрович
  • Куракин Сергей Александрович
  • Кривошеев Олег Семёнович
  • Селихов Вячеслав Анатольевич
  • Никитин Александр Владимирович
  • Большаков Александр Владимирович
  • Артёмова Ольга Борисовна
  • Юрченко Олег Борисович
  • Тимофеев Андрей Михайлович
RU2477195C2
US 5573057 A1, 12.11.1996.

RU 2 684 129 C1

Авторы

Овчинников Алексей Семенович

Моторин Вадим Андреевич

Гапич Дмитрий Сергеевич

Костылева Людмила Венедиктовна

Новиков Андрей Евгеньевич

Грибенченко Алексей Викторович

Елфимов Александр Валерьевич

Даты

2019-04-04Публикация

2018-04-18Подача