Способ охлаждения отливки в литейной форме Советский патент 1978 года по МПК B22D27/04 

1

Изобретение относится к технологии литейного производства и может быть использовано при отливке прокатных валков.

Известен способ охлаждения отливки путем подачи охладителя в зазор между отливкой и формой 1.

Известен способ охлаждения отливок, включающий подачу охлаждающего агента в импульсном режиме к поверхности раздела форма-отливка после образования закристаллизовавщейся корки отливки 2.

Однако известные способы увеличивают внутренние напряжения в отливках, так как эффект ускорения охлаждения реализуется главным образом при затвердевании осевой зоны. В случае, когда для изготовления отливок используют сплавы с повыщенной склонностью к трещинообразованию, например отбеливающиеся чугуны, это, как правило, приводит к их разрущению.

Указанный недостаток устраняется, если подачу охладителя ,в иериод затвердевания и эвтектоидного превращения сплава осевой зоны отливки уменьщают 3.

Основным недостатком этого способа-прототипа является снижение эффективности влияния ускоренного охлаждения в период

эвтекто1«ного превращения в поверхностном слое вследствие повыщенной устойчивости первичного аустенита.

Цель изобретения - повыщение износостойкости поверхностного слоя отливок и экономия легирующих материалов путем повторной аустенизации при разогреве поверхностного слоя от тепла осевой зоны отливки. Цель достигается тем, что при прохождении поверхностным слоем температур затвердевания и эвтектоидного превращения охладитель подают с интенсивностью 100- 110 м /м2ч, а осевой зоной - прекращают. Увеличение интенсивности в периоды фазовых превращений поверхностного слоя до 100-110 приводит к увеличению градиента температуры по сечению тела отливки, а прекращение подачи охладителя - к разогреву поверхностного слоя от тепла осевой зоны. Повторный нагрев и сопутствующий ему процесс аустенизации снижают устойчивость аустенита и способствует измельчению продуктов его распада при последующем охлаждении.

Принципиальное отличие .предлагаемой операции повышения износостойкости поверхностного слоя заключается в том, что оно достигается путем измельчения продуктов распада аустенита не только за счет увеличения интенсивности охлаждения или легирующих, а также за счет уменьшения устойчивости аустенита.

Например, производили отливку валков с диаметром бочки 310 мм в комбинированные формы, состоящие из несчаных форм щеек и чугунной формы бочки. Толщина стенки формы валка 55 мм. Для отливки использовался отбеливающийся чугун следующего состава, %: углерод 3,60-3,65, кремний 0,40-0,45, марганец - 0,40-0,4, фосфор - 0,35-0,40, сера - 0,11-0,12, хром - 0,20- 0,25,.никель - 0,40-0,45, остальное - же-, лезо. В качестве охладителя использовался воздух от цеховой системы (под давлением 6 атм.). Подачу охладителя начинали через 45 с с интенсивностью 80 .ч. В периоды затвердевания и эвтектоидного превращения осевой зоны отливки (TI 12- 32 мин;,т2 90-140 .мин соответственно), которые были предварительно определены по кривым охлаждения, измеренным с помощью термопар, подачу охладителя уменьщали до 0,5 ..ц.

Предложенный режим охлаждения отличается тем, что охладитель подают с интенсивностью 100-110 , а при прохождении осевой зоной температур затвердевания и эвтектоидного превращения подачу охладителя прекращают. Термопары, установленные в поверхностном слое на глубине 16 м.1 и на оси бочки, показали, что увеличение интенсивности подачи охладителя до 100-110 приводит к увеличению разности температур между осевой зоной и поверхностным слоем на , а прекращение подачи охладителя - к разогреву поверхностного слоя от тепла осевой зоны до температур, на 20-30°С выще температуры эвтектоидного превращения, равной 747°С. Это обеспечивает повторную аустенизацию поверхностного слоя.

Исследование структуры образцов от бочек валков показало, что в поверхностном слое толщиной 16 мм содержание свободных карбидов практически не отличается и

составляет 45-47°/о. Дисперсность продуктов распада аустенита составляет 0,2-0,5 пд При охлаждении по предлагаемому способу преобладает перлит 0,2 пд, а по известному.- 0,5 пд. Анормальность уменьщается с 3-4 до 2-3 Па, а твердость повышается на

2-3 Нш., Такое изменение структуры достигается при дополнительном легировании никелем в количестве 0,3-0,5%.

Использование предложенного способа охлаждения отливки обеспечивает возможность измельчения продуктов распада аустенита и уменьшения степени его анормальности без дополнительного легирования. Это значительно повысит эффективность технологического цикла производства качественных отливок при экономии легирующих в

количестве 0,3-0,5%.

Формула изобретения

Способ охлаждения отливки в литейной форме, включающий подачу охладителя в зазор между отливкой и литейной формой, отличающийся тем, что, с целью повышения .износостойкости поверхностного слоя отливки и экономии легирующих материалов, охладитель подают с интенсивностью 100-ПО , а в период прохождения осевой зоной отливки температур затвердевания и эвтектоидного превращения подачу охладителя прекращают.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Патент СССР № 8904, кл. В 22 D 27/04, 1927.

2.Авторское свидетельство СССР ЛГо 398337, кл. В 22 D 27/04, 1972.

3.Авторское свидетельство СССР № 528998, кл. В 22 D 27/04, 1974.