Способ изготовления отливок из отбеленного чугуна Советский патент 1993 года по МПК B22D27/00 

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к способам изготовления отливок из отбеленных чугунов, и может быть использовано для отливки деталей с быстроизнашиваемыми отверстиями.

Цель изобретения - повышение твердости и абразивной износостойкости рабочих поверхностей отливок из отбеленного чугуна.

Способ включает заливку чугуна в песчаную литейную форму со стержнями для формирования отверстий в отливке, затвердевание и охлаждение отливки в литейной форме. При этом охлаждение поверхностного слоя отливки в зоне отверстий в процессе затвердевания ведут со средней скоростью 650...800 К/мин, а стержни используют с внутренними теплоотводящими металлическими вставками, сообщенными с холодильниками.

Пример. Предлагаемым способом проводилась отливка промежуточного вала малогабаритной шарнирной муфты привода рабочих органов корнеуборочной машины РКС-6 с отверстиями.

Заготовка отливалась из ваграночного чугуна до эвтектического состава (мае. %: углерод 2,65-2,95, кремний 1,2-1,4, марганец 0,4-0.6, хром 0,06, фосфор 0,3, сера 0.12-0,14, железо - остальное) в песчано,- глинистую форму с использованием литейных стержней. Температура расплава при заливке в форму составляла 1250-1300°С.

Кристаллизация быстроизнашиваемых поверхностей отверстий детали велась в условиях ускоренного теплоотвода с регулируемой скоростью охлаждения поверхностного слоя отливки в зоне отверстий. Для этой цели литейный стержень был армирован расположенными по оси отверстий отливки, сообщенными с холодильниками стальными теплоотводящими вставками ци:

ел

с

00

о

vj О

линдрической. формы. Холодильниками служили принудительно охлаждаемые воздухом выступающие из опок латунные насадки с разветвленной (ребристой) наружной поверхностью, Через специальные вырезы в стенках опок насадки навинчивались на выступающие из литейного стержня концы теплоотводящих вставок. Для повышения эффективности теплоотвода от поверхности отверстий отливки, теплооб- менные насадки были защищены от/контак- та со Стенками опок.теплоизолирующей втулкой.; .;.

Скорость охлаждения поверхностного слоя отливки в зоне отверстий при затвердевании регулировалась в пределах от 20- 40 до 900-950 К/мин путем изменения диаметра теп л оот водящих вставок, а также скорости и температуры воздушного пото: ка, используемого для охлаждения насаДок, и контролировалась с помощью термопары. Оптимальная скорость охлаждения поверхностного слоя отливки в зоне отверстий при кристаллизации 650-800 К/мин была получена с использованием теплоотводящих вставок диаметром 8 мм (минимальный диаметр литейного стержня 16 мм) при расходе охлаждающего воздуха с температурой 18-21°С 0,008-0,010 кг/с на одну отливку.

После заливки расплава мугуна в литейную форму в результате интенсивного теплоотвода через литейные стержни, ориентированного перпендикулярно поверхности отверстий отливки, в поверхностном слое отливки в зоне отверстий протекает процесс направленной кристаллизации первичных дендритов аустенита и ледебурита, ведущий к формированию области столбчатых кристаллов. Ориентированность формы столбчатых кристаллов неразрывно связана с их кристаллографической преимущественной ориентировкой (кристаллографической текстурой). Так ведущая фаза эвтектики - цементит - ориентируется вдоль направления теплоотвода определенным образом.

В таблице приведена зависимость твердости Н поверхности отверстий отливки от скорости охлаждения УОХЛ поверхностного слоя отливки в зоне отверстий в процессе затвердевания. В таблицу включены также значения микротвердости Нм э.втектиче- ского цементита и среднего плоского угла рассеяния Оср указанной выше кристаллографической текстуры цементита. Плоскость исследуемых-мйкрошлифов вырезалась параллельно поверхности отверстий отливки на расстоянии 0,5 мм от поверхности.

Из данных таблицы следует, что винтер- вале скоростей охлаждения 650-800 К/мин твердость поверхностного слоя.отливки в зоне отверстий имеет максимум и существенно превосходит твердость контрольных . отливок Н0 54Q НВ, изготовленных согласно прототипу (без применения литейных 0 стержней с т.еплоотводящими вставками).

Стендовые испытания абразивной износостойкости отливок, изготовленных предлагаемым способом, и контрольных отливок, изготовленных согласно прототипу, дали увеличение износостойкости по сравнению с износостойкостью контрольных отливок в 1,3 раза...: .

0

5

5

Формула изобретения Способ изготовления отливок из отбеленного чугуна, преимущественное быстро- изнашиваемыми отверстиями, включающий заливку чугуна в песчаную литейную форму со стержнями для формирования отверстий в отливке, затвердевание и охлаждение отливок в литейной форме, отличающий- с я тем, что, 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 теплоотво- дящими металлическими вставками, сообщенными с холодильником.

Использование: изготовление отливок с износостойкими отверстиями. Цель: повышение твердости и абразивной износостойкости рабочих поверхностей отверстий. Сущность: способ включает заливку чугуна в песчаную литейную форму со стержнями для формирования отверстий и охлаждения отливки в форме. При этом охлаждение поверхностного слоя отливки в зоне отверстий в процессе затвердевания ведут со средней скоростью 650,..800 К/мин, а стержни используют с внутренними теплоотводящими металлическими вставками, сообщенными с холодильниками.