способ получения отбеленных износостойких отливок
Классы МПК: | B22D27/00 Обработка металла (расплава) в жидком или вязком состоянии в литейных формах |
Автор(ы): | Зиновьев Ю.А. (RU), Колпаков А.А. (RU), Зуев М.П. (RU), Большаков А.В. (RU), Селихов В.А. (RU), Колыванов С.И. (RU), Ильина О.В. (RU), Горин Ю.В. (RU), Гусаров В.В. (RU), Шилов М.Н. (RU), Корязин Н.Н. (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "ГАЗ" (ОАО "ГАЗ") (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2003-06-04 публикация патента:
20.06.2005 |
Изобретение относится к литейному производству. Чугун выплавляют в дуговой печи с кислой футеровкой. В металлозавалку печи вводят гипс в количестве 0,1-0,8% от объема жидкого металла. Выливают металл в передаточный ковш, а затем в заливочные ковши. Формы с установленными в них холодильниками заполняют расплавом чугуна при температуре 1360-1420°С. При вводе гипса в металлозавалку происходит хорошее усвоение серы из гипса. Полученные отливки имеют повышенную твердость и глубину отбела со стороны холодильника. В центральной части отливки отбел отсутствует. Обеспечивается хорошая механическая обрабатываемость отливок. 2 табл.
Формула изобретения
Способ получения отбеленных износостойких отливок, включающий изготовление форм, установку холодильников, перелив чугуна из печи в ковш, заливку форм чугуном и последующее охлаждение кристаллизующегося металла, отличающийся тем, что в металлозавалку печи вводят гипс (CaSO4) в количестве 0,1-0,8% от объема жидкого металла.
Описание изобретения к патенту
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 [1]. 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. Недостатком такого способа получения отбеленных износостойких отливок является: низкая твердость и износостойкость отбеленного слоя, большое количество карбидов в «серых» частях отливки и большая переходная зона между «отбеленной» и «серой» частями отливки. Наличие карбидов в «серой» центральной части отливки делает ее хрупкой и ведет к поломке изделия.
Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения отливок автомобильных распределительных валов [2].
Недостатком данного способа является недостаточная глубина отбела на носиках кулачков и наличие цементита в опорных шейках. Отбел на носиках кулачков получают с помощью:
1) установки холодильников в формы, формообразующих носики кулачков;
2) увеличения содержания легирующих элементов Мn и Сr;
3) выдержки и перегрева чугуна в печи;
4) температуры заливки форм
Все эти способы увеличивают одновременно глубину отбела, идущего от холодильников, но при этом увеличивается количество цементита в опорных шейках и в других элементах распредвала, что ухудшает механическую обрабатвываемость отливок и делает распредвалы хрупкими.
Технической задачей данного изобретения является увеличение чистого отбела и твердости на носиках кулачков, уменьшение переходной зоны и уменьшение цементита в опорных шейках. Технический результат достигается вводом 0,1-0,8% гипса в металлозавалку печи.
Аналогов, содержащих отличительные признаки предлагаемого технического решения, не обнаружено.
На ГАЗе в условиях литейного цеха были проведены опытные сравнительные плавки получения распредвалов известным и предложенным способами. Чугун выплавляли в дуговой печи с кислой футеровкой. В качестве шихты использовали чушковые передельные чугуны, возврат чугуна СЧ21, отходы стали, ферросилиций, ферромарганец, феррохром и коксик.
Металл перегревали в печи до 1520°С, выливали в передаточный ковш, а из него в 3 заливочных ковша. Заливка форм распредвалов велась при 1360-1420°С двумя вариантами с добавкой и без добавки гипса.
В таблице №1 приведены химсоставы распредвалов с различным количеством введенных добавок гипса.
В таблице №2 приведены твердости кулачков, величины чистого отбела и величины переходных зон отбела на кулачках, твердости опорных шеек и их микроструктура в зависимости от разного количества введенного в чугун гипса.
Как видно из таблицы №2, у известного способа (варианты 1 и 2) получения распредвалов нет стабильности в получении необходимой величины отбеленной зоны кулачков распредвалов и имеется большое количество цементита в опорных шейках распредвала, что ведет к плохой механической обработке и охрупчиванию распредвала.
Ввод 0,08% гипса в металлозавалку печи (вариант 1 предлагаемого способа) дает недостаточную величину отбела на носиках кулачков распредвала.
Начиная с 0,1% до 0,8% гипса, введенного в металлозавалку печи, получается стабильно нормированная величина отбела на носиках кулачков и полностью отсутствует цементит в опорных шейках (варианты 2-4).
Ввод 0,9% гипса является уже излишним, т.к. приводит к завышенной твердости опорных шеек (вариант 5, табл.2)
При вводе гипса в металлозавалку печи (вариант 11, табл.2) происходит хорошее усвоение серы из гипса.
Ввод гипса в металлозавалку печи дает максимальный положительный эффект: увеличение твердости и глубины отбеленного слоя со стороны холодильника и исключение отбела (образование цементита) в центральной части элементов отливки.
Список литературы
1. Ю.Н.Таран, В.М.Снатовский, В.С.Лучкин и др.
«Чугун» А.С. 742481 М.Кл.2 С 22 С 37/10.
2. В.П. Платонов, А.А. Колпаков «Способ получения отливок автомобильных распределительных валов» А.С. 980955 М.Кл. 2 B 22 D 27/04.
Класс B22D27/00 Обработка металла (расплава) в жидком или вязком состоянии в литейных формах