Способ центробежного литья биметаллических заготовок Советский патент 1981 года по МПК B22D13/00 

1

Изобретение относится к литейному производству, в частности, к технологии центробежного литья получения биметаллических отливок.

Наиболее близким по техническому решению и по достигаемому результату к предлагаемому является способ центробежного литья биметаллических заготовок, включающий последовательную заливку различных по составу металлов под слоем флюса, имеющего температуру плавления ниже температуры плавления заливаемых металлов. Заливку очередного слоя металла осуществ-. ляют после охлаждения ранее залитого металла до температуры ниже солидуса на 100-350 с. Флюс используется с плавлением на 100-150°С ниже температуры плавления заливаемых металлов l

Недостатком данного способа является возникновение трещин, несплошностей, высоких напряжений в контактной зоне и, как следствие, недостаточная прочность сцепления двух слоев . К тому же, заливка второго слоя возможна после определенной вьщержки, т.е. после образования корочки металла на поверхности, что ухудшает возможность образования прочностного дуффузионного слоя.

Цель изобретения - улучшение соединения между слоями сплавов на основе меди и железа.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем заливку первого слоя металла и флюса с температурой плавления ниже температуры

10 плавления заливаемого металла и заливку последующего слоя металла, после заливки 1/20-1/10 объема сплава на основе железа вводят стальные гарнулы в количестве 0,1-3% от веса зали15ваемого металла и оканчивают ввод гранул после заливки 1/2-2/3 объема металла.

В предварительно вращающуюся изложницу заливают порцию жидкого

сплава на основе меди и вводят флюс. После заливки всего объема расплава и образования флюсовой корочки на внутренней поверхности производят 25 заливку сплава на основе железа при температуре на 150-200°С выше температуры ликвидус сплава. В процессе заливки в определенный промежуток осуществляют ввод стальных гранул в 30 струю расплава на основе железа.

Гранулы равномерно распределяются в расплаве на основе железа при формировании центробежного слоя расплава, контактирующего со слоем флюса и металла на основе меди. За счет центробежных сил и разности удельных весов жидкого и твердого металла производят перемещение неполностью расплавившихся остатков гранул и границе раздела. Локальное распределение гранул по поверхности раздела способствует локальному вдавливанию этих гранул в поверхность на основе меди, за счет чего существенно увеличивается прочность сцепления двух слоев. Начало ввода гранул осуществляется после заливки 1/20-1/10 объема сплава, так как более ранняя заливка нетехнологична, она способствует образованию крупных корольков расплава, а более позднее начало в случае заливки мелких отливок снижает, эффективность действия гранул и увеличивает размеры вводимых гранул. Окончание ввода гранул осуществляется после заполнения 1/2-2/3 объема расплава. Увеличение данного времени существенно снижает эффективность ввода, а уменьшение срока усложняет технологический процесс ввода особенно для малогабаритных отливок.

Увеличение коли эства вводимых гранул менее 0,1% от веса заливаемого расплава малоэффективно, так как незначительно влияет на прочность сцепления. Увеличение количества ,свыше 3% приводит к су11:ественному захолаживанию расплава и снижению прочности слоя в целом.

Предлагаемый способ центробежного литья биметаллических заготовок используется для изготовления червячны колес редукторов г-100. Венец червяч,ного колеса изготовляется из бронзы ОФ10-1, ступица изготавливается из чугуна марки СЧ 21-40. Выплавка бронзы производится в графитовом тигле индукцтонной печи ЛПЗ-67. Выплавка чугуна производится в индукционной печи МГП-102. Заливка бронзы производится в предварительно подогретую центробежную изложницу. Температура .заливки металла 1050°С. Щлак в изложницу вводится одновременно с заливко

бронзы. Вес dpuiDu 4,5 кг, толщина стенки отливки 20 мм. Вес чугуна 15 кг.. По окончании заливки бронзы и ввода шлака заливается 1 кг чугуна что составляет 1/15% от веса заливаемого металла, и вводится 0,225 кг стальных гранул, что составляет 1,5% от веса заливаемого металла. Прекращается ввод гранул после заливки 9 к металла, что составляет 3/5% общего объема. О-тальной металл заливается без ввода дроби. Температура заливаемого чугуна 1350с. Закристаллизовавшуюся биметаллическую заготовку извлекают из центробежной изложницы. По предлагаемому способу из одной плавки заливают 10 биметаллических заготовок.

Исследование биметаллических деталей показывает, что их качество соответствует техническим требования на биметаллические червячные колеса. Дефекты в контактной зоне отсутствуют.

По предварительным расчетам ожидаемый экономический эффект от внедрения предлагаемого способа для червячных колес редуктора г-100 составит 0,35-0,45 рубля на одной детали за счет улучшения соединения между слоями и уменьшения брака по неспаям и трещинам на 3-4%.

Формула изобретения

Способ центробежного литья биметаллических заготовок, включающий заливку первого слоя металла и флюса с температурой плавления ниже температуры плавления заливаемого металла и заливку последующего слоя металла, отлича ющийся тем, что, с целью улучшения соединения между слоями сплавов на основе меди и железа, после заливки 1/20-1/10 объема сплава на основе железа вводят стальные гранулы в количестве 0,1-3% от веса заливаемого металла и оканчивают ввод гранул после заливки 1/2-2/3 объема металла.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР (4 358074, кл. В 22 D 13/00, 1969.