Способ получения биметаллическойотливки

Союз СоветскикСоциалистическикРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ а 8255(51) М. Кл. В 22 Р 19/00 Гасударственный камитет Опубликовано 15.04.81. Бюллетень 14(53) УДК 21.74. .046 (088,8) ао делам изобретений и еткрмтийДата опубликования описания 25.04,81(7 ) Заявите нститут проблем литья АН Украинск) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ОТЛИВК и котором ных напря ужного сл целях ий и тверИзобретение относится к машиностроению, преимущественно к изготовлению биметаллических деталей литьем,Известны способы получения биметаллических отливок, отдельные элементы которых выполнены из различных сплавов и соединены между собой металлической связью, возникающей за счет сплавления. При получении биметаллической отливки температура заливаемого в форму металла значительно выше температуры установленных в литейной форме твердых вставок. При кон такте с жидким металлом вставки разогреваются, однако к моменту полного затвердевания отливки температура вставок оказывается ниже температуры кристаллизуюшегося расплава, что обуславливает разницу в протекании процессов усадки и приводит к росту уровня напряжений на границе контакта соединяемых материалов. Как результат, возрастает вероятность образования трещин на наплавленном слое или вероятнос;ь отслоения его от осно- ао вы 11 .Известен способ, пр вуменьшения температур жен полного сплавления нар оя 2дой вставки и заливаемого расплава производят ее предварительный нагрев перед установкой в форму или производят пере- пуск определенной массы жидкого металла по поверхности твердой вставки 2,Такие способы трудоемки, имеют ограниченные возможности управления процессом получения качественного переходного слоя в биметаллической отливке.Способ изготовления биметаллических отливок, включающий установку нагретой арматуры в форму, температуру ф)торой доводят до температуры плавления основного металла к моменту его затвердевания переуском расплава.Этот способ позволяет повысить качество переходящего слоя и снизить температурные напряжения в нем 13. Однако нагрев твердой вставки за счет перепуска металла приводит к повышенному его расходу, а также не всегда достигается требуемое качество пер ехсдного слоя, так как процессы растворения и диффузии в подплавляемом слое вставки при небольшом металлостатическом давлении протекают с малой интенсивностью,821055 10 15 20 25 ЗО 55 Цель изобретения - повышение качества и ускорение образования переходного слоя с уменьшением расхода металла при получении биметаллической отливки.Поставленная цель достигается тем, что перепуск металла осуществляют циркуляцией расплава в литейной форме с установленной в ней твердой вставкой. Циркуляцию расплава в форме и кристаллизацию биметаллической отливки ведут при избыточном давлении, До подплавления поверхностного слоя вставки циркуляцию расплава ведут при разности избыточного давления на входе и выходе литейной формы 0,4 - 0,5 ати. Затем уменьшают разность давлений до 0,01 - 0,05 ати и циркуляцию осуществляют до образования на поверхности твердой вставки слоя затвердевшего металла толщиной 5 - 15 мм, После чего на входе и выходе литейной формы создают равные давления 0,3 - 0,5 ати, и кристаллизуют отливку, не снимая давления. Разность давлений в начальный период в 0,4 - 0,5 ати является оптимальной величиной, интенсифицирующий процесс подплавления поверхностного слоя вставки. Превышение этой разности давлений приводит к чрезмерному перемешиванию металлической ванны и усложняет технологический процесс изготовления отливки. Меньшая величина разности давлений снижает производительность технологического процесса и затрудйяет циркуляцию расплава в непрогретой форме, особенно в начальный момент, что может привести к остановке потока расплава и браку отливки. Разность давлений 0,01 - 0,05 ати при намораживании слоя металла на твердую заготовку обусловнена тем, что при меньшем давлении поток расплава останавливается, а при большем затруднено наращивание слоя металла ввиду превышения вносимого расплавом тепла над отводимой формой. Толщина слоя 5 - 15 мм, образовавшегося на поверхности твердой заготовки обуславли О вается тем, что она не должна препятствовать питанию отливки при выдержке ее под давлением на заключительном этапе ее получения - при кристаллизации. Ввиду определенной неравномерности намораживаемого слоя по направлению движения рас плава получение толщин менее 5 мм нецелесообразно. Получение толщин, превышающих 15 мм, удлиняет технологический процесс получения биметаллической отливки, и так же перестает быть полезным в соответствии с поставленной целью. На чертеже приведена схема установки для реализации способа.Предлагаемое устройство оснащено двумя магнитодинамическими установками, ванны с расплавом которых соединены желобом.Твердая заготовка 1 расположена в литейной форме 2 с полостью З.для направ 4ки. Полость формы двумя металлопроводами, нагнетающим 4 и противодействующим 5, соединена с каналами 6 и 7 магнитодинамических плавильно-заливочных установок МДН, жидкометаллические ванны 8 и 9 соединены желобом 10. Процесс заплавки осуществляется подачей сплава из ванны 9 в полость 3. При этом полость 3 заполняется и избыток сплава сливается в металлопровод 5, а затем через канал 7 поступает в ванну 8 и из нее по желобу 10 в ванну 9, а затем через канал 6 по металлопроводу 4 снова в полость литейной формы. Для создания избыточного давления сплава в полости 3 после заполнения формы в металлопроводах 4 и 5 одновременно создаются давления соответственно 0,6 ати. и 0,1 - 0,2 ати. При этом сплав движется в форме под избыточным давлением, равным разности давлений на входе и на выходе литейной формы, Изменяя давление в металлопроводе 5, можно из-, менять скорость движения сплава и давление в форме. После подплавления поверхности заготовки 1 уменьшают скорость движения сплава за счет увеличения давления в металлопроводе 5 до 0,55 - 0,59 ати, намораживают слой 11 наплавляемого сплава толщиной 5 - 10 мм, затем создают в металлопроводе 5 давление, равное давлению в металлопроводе 4, после чего движение сплава прекращается, и отливка кристаллизуется под избыточным давлением 0,6 ати. После окончания процесса кристаллизации в обоих металлопроводах сбрасывают давление, и отливку извлекают из формы. Поскольку процесс происходит под избыточным давлением как при движении направляемого металла, так и при последующей его кристаллизации, улучшается качество переходного слоя по всей направляемой поверхности.Металлографические исследования показывают, что отливки, полученные по предлагаемому способу, имеют диффузионный переходный слой на 100% площади направляемой поверхности, а наплавленный слой, закристаллизовавшийся при совместном воздействии потокасплава и избыточного давления, имеет металлокристаллическое строение. Механическая прочность на разрыв образцов, вырезанных из отливки перпендикулярно поверхности наплавки на 20 - 25% выше, чем из образцов, полученных по существующему способу.На экономический эффект положительно влияет уменьшение расхода металла в 2 - 3 раза за счет того, что наплавляемый металл многократно циркулирует через полость формы по замкнутому контуру. При этом пропускаемый через форму металл расходуется только на формирование отливок в отличие от известного способа, где металл, прошедший через форму, выливается в ковш. Повышается выход годного до 90 -821055 формула изобретения Составите а Техред А. Б Тираж 869 ПИ Государственного о делам изобретений Москва, Ж - 35, Рау П Патент, г, Ужгоредактор Н. Ромжаказ 1665119В 1 тИИп11303 о,филиал ПП комитета СССРн открытийшская наб., д, 4/6од ул Проектная 4 95%, так как кристаллизация наплавляемого металла происходит в таких же условиях, как при литье под электромагнитным давлением. Улучшается структура слоя наплавляемого металла, примыкающего к переходному слою, за счет его кристаллиза-1 ин под действием потока сплава,Ожидаемый экономический эффект из расчета, например, литья тракторных поршней составит 90 тыс. р. в год за счет уменьшения расхода металла в 2 - 3 раза и повышения выхода годного до 90 - 95/о.о 10 Способ получения биметаллической от ливки, включающий установку твердой вставки в форму и заливку ее расплавом металла другого химического состава с перепуском расплава по поверхности вставки, отличающимися тем, что, с целью повышения качества и ускорения Образования сое динения вставки с заливаемым металлом преимущественно за счет сплавления, пере- пуск осуществляется циркуляцией расплава через форму, на входе и выходе которой создают разность давлений 0,4 - 0,5 атн до подплавления поверхности твердой вставки, затем снижают разность давлений до 0,01 - 0,05 ати и циркуляцию расплава ведут до образования твердого слоя металла толщиной 5 - 5 мм, после чего циркуляцию прекращают созданием равных давлений на входе и выходе формы, преимущественно 0,3 - 0,5 ати, и кристаллизуют отливку, не снимая давления.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Лакедемонский А. В. Биметаллические отливки. М Машиностроение, 1964, с.48 - 52, 81 - 91.2. Святкин Б. К. и болотов А. Н, Способ производства отливок с дифференцированными свойствами. М., НИИМАШ, 1972, с. 3 - 10.3. Авторское свидетельство СССР Мо 350580, кл. В 22 Р 19/02, 1970. ь В, Николаевйкас Корректор В. БутягаПодписное