Способ биметаллизации стальной заготовки

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено. 01.0280 (21) 2901266/22-02 Р 1) М Кл В 22 0 19/00 с присоединением заявки йо -(23) Приоритет Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытийИ СТАЛЬНЫХ то 10 повышение ому аем Наиболее бпо техническо му эффекту яв щий нагрев ст ливку ее расп изким к предлагаем сущности и дости яется способ, вклю альной заготовки и авом.бронзы 3.аИзобретение относится к литейному производству и может быть использовано при биметаллиэации бронзой стальной заготовки способом литьяИзвестен способ биметаллизациистали, заключающийся в нагреве стальной заготовки в защитной среде и заливке ее расплавом оловянно-свинцовой бронзы, предусматривающий температуру нагрева стальной основы1130+10 С 1.Прогрев стальной заготовки до укаэанных температур длится продолжительное время, что вызывает перегрев тонких частей заготовки и способствует росту зерна. Ухудшение структуры приводит к снижению прочностных, пластических и усталостных характеристик металла 2,Особенно опасно это для заготовок силовых деталей, например, биметаллических, блоков цилиндров насосовгидромоторов высокого давления.2 Экспериментально установлено, чпри низкой температуре заливаемойбронзы рекомендуемая температура непозволяет получать качественное сцепление металлических основ вследствиеналичия большого количества неметаллических дефектов на поверхностиконтакта. Заливка стали при температуре нагрева 920+5 С бронзой марки;Бр ОС 8-15 (Ссор = 920 ) при температуре расплава 9701000 С не обеспечивает качественного соединения,так как не учитывается имеющий местопроцесс теплового взаимодействиядвух металлов,Цель иэобретения- качества соединения.Поставленная цель достигаетсятем, что в способе металлизациистальной заготовки, включающем предварительный нагрев заготовки и заливку.ее расплавом бронзы, поверхность заготовки нагревают до температуры, равной температуре нулевойжидкотекучести заливаемой бронзы.Температуру заливки бронзы рассчитывают по формулегс 1.Срс "пс Мо фс)ЗО ср 3 г тамбгде о " коэФфициент, учитывающий характер распределения темпе. ратур в стальной заготовке,при длительности заливки60 с= 0,93 тс ,с - удельная теплоемкость стали рс ф рви бронзы соответственно; щс щ - масса стальной заготовкии заливаемой бронзы;- температура стали и бронзы с завв момент заливки соответственно. ОИсследованиями установлено, что необходимое для прочного сцепления смачивание расплавом бронзы заготовки стали происходит при температуре поверхности заготовки, равной темпе ратуре нулевой жидкотекучести бронзы с отклонением от нее не более 10 С. При этом смесь не должна претерпеть структурных изменений. Осуществляется это путем предваритель- щ ного нагрева заготовки до температуры 1 = Асз+ (30-40) С, гарантирующей отсутствие роста зерна, с последующим нагревом за счет теплопередачи от жидкой перегретой бронзы при кон 25 такте металлооснов в процессе заливки со скоростью не менее 150 С/мин.о Такой кратковременный нагрев не изменяет размеры зерна, но обеспечивает надежное сцепление стальной основы с бронзой.На чертеже приведены кривые распределения температур во времени.Причем 1 - зона предварительного нагрева стальной заготовки, 11 - зона резкого повышения температуры стали З 5 в процессе заливки, 111 - зона совместного охлаждения стали и бронзы.Зависимость между температурами контактируемой пары металлов описывается следующим образом: 40Рст стРБ Ргде с ,с - удельные теплоемкостиРст РО стали и бронзы; 45в .,щ - масса стали и бронзы;температуры стали ист 6 Рбронзы в момент залив-.ки;Ьо - температура нулевой 50жидкотекучести бронзы.Учитывая неравномерность нагрева стальной заготовки по сечению, имеющую параболический Характер распределения температур, в формулу (1 55 ввефен поправочный коэффициентРстфпст (2)6 Р с С ю Рфо ф стРвР ВРЭкспериментально установлено, что 60 для деталей, заливка которых длится около 1 мин сС = 0 93;Способом литья производят биметаллиэацЗпо блоков цилиндров насосоввысокого давления, Для этого стальную 65 заготовку (сталь 35) офлюсовывают, погружая в ванну с расплавленным шлаком марки АН-ШТ 1 или АН-ШТ 2.После прогрева в полость заготовки заливают расплавленную бронзу марки Бр 008-15 следующего состава,мас.Ъ:Олово 7,1Свинец 15,8Никель 1,9Фосфор 0,12Медь ОстальноеТемпература нулевой жидкотекоучести этой бронзы равняется 945+5 С. Нагретую до 840 С заготовку заливают бронзой согласно расчету при 1220 ОС.Температура нагрева заготовки выбирается из расчета предотвращения роста зерен, приводящего к снижению ударной вязкости, абсолютная величина температуры не должна превышать Ас более, чем на 30-40 С, Для использованной стали 35 принята тем" пература 840 С1Металлографические исследования не обнаружили неметаллических включений в переходном слое, контактная поверхность чистая.Эксплуатационные испытания подтвердили надежность и работоспособность биметаллических блоков цилиндров, изготовленных по предлагаемому, способу.Экономический эффект от внедрения предлагаемого способа составит 1200 руб на 1 т изделий, Он гарантируется путем снижения брака на заво-, дах-изготовителях. Также прямая экономия обеспечивается путем уменьшения на 20-25 расхода электроэнергии благодаря снижению температуры нагревательной ванны. Сохранение исходной структуры стали позволяет ликвидировать случаи разрушения блоков цилиндров в процессе эксплуатации, повышается работоспособность и надежность биметаллических конструкций, что гарантирует значительный экономический эффект в народном хозяйстве от устранения простоев гидрофицированного оборудования. Использование предлагаемого способа обеспечивает повышение давления гидропривода в два раза.Формула изобретения1. Способ биметаллизации стальной заготовки, включающий предварительный нагрев заготовки и заливку ее расплавом бронзы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества соединения, поверхность заготовки нагревают до температуры, равной температуре нулевой жидкотекучести заливаемой бронзы.876284 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что температура заливки бронзы равна А С рс ф с Ио т с)ф е1ЗОМ СР 6 Ю 5 5 где СС - коэффициент, учитывающийхарактер распределения температур в стальной заготовке, при длительности заливки 60 с с 6 = 0,93; 10 с ,с - удельная теплоемкость сталии бронзы соответственно;Б р шмасса стальной заготовки изаливаемой бронзы; ООО ЮОО ЖО 70 800 500 400 Вреня,ним г Составитель В. Николаев актор А. Власенко Техред А.Вабинец Корректор В. ВутяПодписноета СССРытийб. д. 4/5 аказ 9448/11 Тираж 872 ВНИИПИ Государств по делам изобре 113035, Москва, Ж, ного коминий и отаушская ППП Патентфф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 с, МОЪгооЮО- температура стали и бронзыфалФв момент заливки соответст-;венно. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Англии У 1159959,кл В З.Р, 1970.