Способ изготовления бемиталлических штамповых отливок Советский патент 1978 года по МПК C21D1/78 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ШТАМПОВЫХ ОТЛИВОК

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано в мапипюстроении при изготовлении биметаллических штампов штамповки.

Известен ряд способов изготовления биметаллических изделий 1. Эти способы основаны на соединении разнородных металлов, один из которых находится в расплавленном состоянии, другой - в твердом или в стадии затвердевания.

Известные способы получения биметаллических отливок являются технологичными, но имеют характерный недостаток - при охлаждении отливки на границах соединения двух металлов возникают трещины. Чтобы исключить образование трещин, прибегают, в частности, к подогреву армируюи ей вставки перед заливкой расплава основного материала.

Наиболее близким но технической сущности к предлагаемому является способ получения биметаллических отливок для формовочных штампов, включающий нагрев отштампованной вставки с гравюрой в среде флюса до температуры аустенизации материала вставки (900-1000°С), выдержку в течение 0,5-1 ч и заливку ее расплавом менее легированной стали 2.

Такой способ обеспечивает хорон ую свариваемость расплава со вставкой, обусловленную тем, что после соприкосновения расплава с поверхностью вставки по обе стороны границы раздела металлов достигается однотипность по кристаллическо.му строению соединяемых металлов. Это содействует упрочнению биметаллического соединения за счет диффузии, в результате которой образуется промежуточный слой. Кроме того, благодаря высокотемпературному нагреву вставки перед залив кой расплава по сравнению с низкотемпературным нагревом вставки под эту операцию возникающие внутренние напряжения незначительны что способствует конструктивной прочности 1итамнового изделия.

Однако высокотемпературный нагрев вставки под заливку расплавом приводит, учитывая ее дополнительный разогрев от расплава, к перегреву материа,па вставки, что снижает хрупкую прочность биметаллического соединения и ухудигает структуру материала вставK I в целом.

При этом, если масса вставки по отношению к массе литой основы изделия значите,и.1на, то при высокотемпературном подогреве вставки скорость затвердевания расплава низка. Это исключает возможность измельчения кристаллического зерна - важнейшего условия достижения высоких механических свойств отливки.

С целью повышения нрочности отливок вставку перед установкой в литейную форму закаливают, а нагрев производят вначале объемный до температуры относительной устойчивости аустенита, а затем местный по свариваемой поверхности до температуры аустенизации, после чего вставку охлаждают до температуры объемного нагрева.

Закалка вставки обеспечивает в процессе затвердевания и охлаждения основного материала сокрашение об..ма вставки в результате распада мартенсита, что снижает опасность образования треш.ин в области, примыкающей к вставке.

При затвердевании биметаллической .отливки возможно образование литейных трешин за счет.усадки основного материала, которая достигает 2,5%. Для предупреждения образования литейных трещин эта усадка должна быть свободной.

Свобода усадки обеспечивается тем, что перед заливкой расплава вставку подвергают закалке, в результате которой увеличивается ее объем до 1,5°/о. При разогреве вставки основным материалом мартенсит вставки подвергается аустенитному превращению, что приводит к уменьшениюее объема. Это способствует свободной усадке основного материала и, следовательно, прочности отливки.

Объемный нагрев вставки до температуры, численно равной температуре относительной устойчивости аустенита материала вставки, и местный по свариваемой поверхности до температуры аустенизации этого же материала и последующее подстуживание вставки до температуры объемного нагрева вставки обеспечивает образование по свариваемой поверхности слоя, переохлажденного аустенита. Это содействует свариваемости материалов (однотипность кристаллического строения по обе стороны их границы раздела) и одновременно обеспечивает быстрое затвердевание раснлава из-за относительно низкой температуры объемного подогрева вставки (400-600°С), что устраняет перегрев материала вставки и способствует измельчению кристаллического зерна литой части би.металлической заготовки.

Если местный нагрев поверхности вставки не производить, то образование аустенита происходит за счет ее разогрева расплавом.

и аустенизация может оказаться запоздалой по отношению к процессу образования биметаллического соединения, что нежелательно За время задержки температура границы раздела материалов может понизиться и, кроме того, на границе могут выделиться примсо.пые атомы, а это понижает прочность соединения. Способ осуществляется следующим образом.

В мастер-штампе штампуют вставку, например, из стали 40ХМФС. Затем вставку закаливают, покрывают слоем флюса по поверхности сварки, объемно нагревают до 450-650 С, что соответствует температурному интервалу относительной устойчивости аустенита стали 40ХМФС, и передают под высокочастотный нагрев. Этот нагрев производят местно по по верхности раздела материалов биметаллической отливки до температуры аустенизации материала вставки (900-1000°С).

После этого вставку выдерживают некоторое время для выравнивая температуры по объему в пределах температурного интервала относительной устойчивости аустенита материала вставки (450-650°С) и устанавливают в литейную форму, прогретую также до 450- 650°С, а затем производят заливку через стояк, в процессе выполнения которой пленка флюса уносится с поверхности вставки. После затвердевания отливку подвергают термической обработке.

Использование предложенного способа позволяет повысить процент годного литья изделий.

Формула изобретения

Способ изготовления биметаллических штамповых отливок, включающий нагрев вставки, установку ее в литейную форму и заливку материалом основы, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности отливок, вставку перед нагревом закаливают, а нагрев производят вначале объемный до температуры относительной устойчивости аустенита, а затем местный по свариваемой поверхности до температуры аустенизации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

2. «Кузнечно-штамповочное производство, № 11, 1973, с. 44-45.