Способ изготовления чугунных заготовок

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ ЛИН П 5/О(51) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕ ОМИТЕТ СССРИЙ И ОТНРЫТИЙ ОБРЕТЕНИ САН Злобин,ко, В.И,Анд К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Николаевский кораблестроительный институт(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЧУГУННЫХЗАГОТОВОК(57) Изобретение относится к двигателестроению, в частности к изготовлению гильз цилиндров дизелей. Цельюизобретения является повышение износостойкости гильз цилиндров за счетоптимального сочетания свойств повысоте заготовки. Гильза цилиндрадизеля отливается центробежным спосо бом в кокиль из чугуна С 420. Придостижении на внутренней поверхносотливки температуры 900-950 С провдят охлаждение со скоростью 1-5 С/путем продувания отливки сжатым водухом, При достижении отливкой температуры 800-750 С в зону верхнеймертвой точки совместно с воздухомподают хладагент, не допуская егопопадания в нижнюю часть отливки,Таким образом зону верхней мертвойточки охлаждают со скоростью 1520 С/с, а нижнюю часть отливкио-1-5 С/с, охлаждение отливки заканчивается при температуре 550-400 СЗатем заготовка подвергается изотемической выдержке при 250-350 С длснятия остаточных напряжений. В результате такой обработки износостокость гильз повышается на 10-157.1 табл.Изобретение относится к двигателе- строению, в частности к изготовлению гильз цилиндров дизелей.Целью изобретения является повыше ние износостойкости гильз цилиндров ,за счет оптимального сочетания свойств по высоте заготовки, а также получение равномерной эпюры износа гильз при эксплуатации. 10Сущность способа заключается в том, что искусственное ускоренное охлаждение внутренней поверхности отливки начинают при достижении отливкой температуры 900-950 С и проводят 15 со скоростью 1-5 град/с до темпсратуры 800-750 С путем продувания отливки сжатым воздухом, после чего от температуры 800-750 до 550-400 С совместно с воздухом подают хладагент 20 и охлаждают заготовку со скоростью 15-20 град/с, При этом хладагент подают только взону, прилегающую к верхней мертвой точке ВМТ), и не допускают его попадания в нижнюю часть25 гильзы, где продолжают воздушное охлаждение, При этом скорость охлаждения нижней части заготовки остается прежней, т.е. 1-5 град/с.Наиболее износостойную структуру ЗО чугуна стремятся получить в зоне верхней мертвой точки (ВМТ) - зоне остановки поршневых колец перед началом рабочего хода поршня, так как этот район гильзы цилиндра двигателя внутреннего сгорания характеризуется наибольшими тепловыми и динамическими напряжениями, а следовательно, максимальными износами.После извлечения из формы отливки 10 подвергают изотермической выдержке при 250-350 С в течение 15-20 мин.Ускоренное охлаждение зсей внут- Р енней поверхности отливки воздухом, начиная с 950-900 С, позволяет избежать чрезмерного роста графитовых включений и получать наиболее оптин мальный с точки зрения износостоикости пластинчатый графит среднего размера. Вторая ступень ускоренного охлаждения заготовки в интервале температур от 800-750 до 550-450 С путем впрыска хладагента в зону ВМТ ведет к повышению дисперсности металлической матрицы в этом районе гильзы за счет быстрого прохождения температуры перлитного превращения. Дальнеишее охлаждение изделия происходит вне литейной формы и требует изотермической выдержки при 250-350"С в течение15-20 мин для стабилизации структурыметалла и снятия остаточных напряжений в отливке,В результате такой термообработкив структуре чугуна на внутренней поверхности гильзы образуется равномерно распределенный пластинчатый графитсредних размеров, а получаемая металлическая основа представляет собойвысокодисперсную сорбитообразнуюструктуру.Искусственное охлаждение начинаютсот температуры 950-900 С с тем, чтобыкак можно раньшезаглушить" процессроста графитовых включений. Проведениеохлаждения от более высоких температур приводит к отбеливанию чугуна собразованием в структуре труднообрабатываемого карбида железа.Для равномерного износа гильз цилиндров дизелей при эксплуатации иуменьшения износа режущего инструмента при механической обработке искусственному охлаждению подвергают только зону внутренней поверхностизаготовок, прилегающую к ВМТ, Гильзы цилиндров, отлитые по предлагаемой технологии имеют твердость на рабочейФповерхности в зоне ВМТ 270-340 ед.НВ, в районе нижнего бурта - 200230 ед. НВ.П р и м е р. Изготавливают партиюгильз цилиндров дизеля Двесом9 5 кг в количестве 500 шт, отливае 7мую центробежным способом в изолированном кокиле из чугуна. При достижении на внутренней поверхности отливки температуры 950-900 С проводятискусственное воздушное охлаждениевнутренней поверхности со скоростью1-5 град/сС целью определения влияния интенсивности охлаждения гильз цилиндровна твердость их рабочей поверхностив отливку в интервале температур от800-750 до 550-400 ОС поцают различное количество охлаждающей жидкости,в данном случае воды. Так как время подачи воды остается неизменным и составляет 23 с, то масса охлаждающей воды пропорциональна скорости охлаждения отливки, При распылении на внутренней поверхности гильзы более 1,5 кг воды скорость охлаждения превышает 15 20 град/с. Это приводит к растрески1446177 Формула изобретения Образец Твер-. Значениедость, величиныНВ износа,мг 302 ИзвестныйПредлагаемый 0,70 0,60 302 Составитель Т. Бердышевская Техред А.Кравчук Корректор С. Черни Редактор Н,Гунько Заказ 6717/31 Тираж 545 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ванию заготовок вследствие резко возрастающих внутренних напряжений,Начало водяного охлаждения отлив ки от температуры 800-750 С и его. скорость 15-20 град/с гарантируют при остывании ускоренный переход температуры перлитного превращения в чугуне (730-710 С) и образование стабильной сорбитообразной структуры. Принудительное охлаждение гильз цилиндров заканчивается при 550-400 С. Затем проводят их изотермическую выдержку в печи в течение 20 мин прио320 С с целью снятия остаточных напряжений в отливках. При охлаждении заготовок до более низких температур возрастает время последующей изотермической выдержки до 40-50 мин.Для доказательства повышенных износостойких свойств отливок, полученных по предлагаемой технологии, проводят испытания на износ опытных образцов гильз цилиндров, а результаты этих исследований сравнивают с характеристиками известных чугунов.В таблице представлены результаты испытаний образцов, вырезанных из серийных гильз цилиндров (материал С 420) дизеля Д, а также полученных по предлагаемой и известной технологии.Исследования проводят на машине трения 3070 СМТпри удельном давлении 20 МПа, скорости скольжения 3,0 м/с в условиях граничной смазки,В качестве контртела используют ролики из закаленной стали 50.Нри механической обработке гильзс дифференцированной твердостьюнаблюдается снижение брака по сравнению с полностью упрочненными гильзами.При проведении стендовых сравни 1 п тельных испытаний гильз цилиндров,полученных предлагаемым способом,совместно с гильзами повышается износостойкости опытных гильз цилиндров на 10-157, а также уменьшается 15 износ поршневых колец на 15-207. Способ изготовления чугунных заго товок, преимущественно гильз цилиндров дизелей, включающий отливку вкокиль, охлаждение внутренней поверхности с заданной скоростью до 780 с750 С, а затем со скоростью 15 - 25 20 град/с до 550-400 С, извлечениеотливки из кокиля и иэотермическуювыдержку при 250-350 С, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения износостойкости за счет 30 оптимального сочетания свойств повысоте заготовки, охлаждение ведутот 950-900 до 780-750 С со скоростью1-5 град/с,а затем охлаждение со скоростью 15-20 град/с ведут в районе 35верхней мертвой точки, а со скоростью1-5 град/с - в нижней зоне,