Способ получения отливок автомобильных распределительных валов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУОпубликовано5.12.82. Бюллетень46Дата опубликования описания 25.2.82 по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Б. П. Платонов и А. А. Колпаков Горьковский политехнический институт и м. А. Д. Жда нова(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК АВТОМОБИЛЬНЫХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ВАЛОВГоеударстееккый комитет (23) Приоритет Изобретение относится к литью металлов, в частности к получению отливкой распределительных валов с искуственным отбеливанием кулачков при помощи холодильников.Известны способы изготовления чугунных распределительных валов: отливка с последующей закалкой кулачков; отливка с отбеливанием кулачков при помощи холодильников-кокилей; отливка с естественным отбелом кулачков 1. Термообработа нные (закаленные) валы имеют мартенситную структуру кулачков и твердость до 56 НКС, отбеленные кулачки имеют в структуре ледебурит и твердость отбеленного слоя не более 52 Н 1 хС.Износ кулачков зависит от величины нагрузки на кулачок при работе двигателя. Для двигателя с большой концентрацией нагрузки на кулачок в мировой практике используют отбеленные кулачки, получая в результате уменьшение износа.Известен способ изготовления распределительных валов с отбеливанием кулачков холодильниками, устанавливаемыми или заформовываемыми в обычную объемную литейную форму с заливкой жидким чугуном при 1350 - 1370 С 2 .Наиболее близким техническим решением к предложенному является способ изготовления отливок в оболочковых фор мах с использованием холодильников и охлаждения разных участков отливки с различной скоростью 3.Однако этот способ не позволяет получить заданную глубину отбела отдельных участков отливки и получить распределительные валы повышенной износостойкости.Цель изобретения - повышение износостойкости валов.Эта цель достигается тем, что согласно 15 способу изготовления отливки автомобильных распределительных валов, включающему получение оболочковой формы с установкой холодильников, заливку форм жидким чугуном и охлаждение кристаллизуюшегося металла, последний заливают при 1375 - 1400 С, а охлаждение его при первичной кристаллизации осуществляют со скоростью 35 - 40 С/с в носике кулачОка и 0,4 - 0,5 С/с - в центральной части вала.980955 93,5510,5 Табли ца 1 Температура заливки, С 1417 1385 1400 1375 1370 Глубина отдела,мм 12,6 11,2 Более высокая температура заливки чугуна уменьшает скорость охлаждения, что в комплексе с определенными скоростями охлаждения при первичной кристаллизации способствует получению заданной структуры.Способ осуществляют следующим путем. Изготавливают двухслойную оболочковую форму с облицовочным слоем или однослойную, вставляют (до или после формовки) в места, формирующие носики кулачков, холодильники.Готовые формы заливают чугуном при 1375 - 1400 С. Скорость охлаждения чугуна в период первичной кристаллизации принимают в пределах 35 - 40 С/с в носике кулачка и 0 4 - 0 5 С/с в центре валика. Эти скорости обеспечиваются за счет сухой тонкостенной оболочковой формы.Пример 1. Готовят тонкостенные двухслойные оболочковые формы толщиной порядка 25 мм с облицовочным слоем толщиной около 5 мм, нанесенным насыпным методом с отверждением по нагретой моТвердость находится в пределах 48-52 НРС. Как видно, разброс по твердости составляет всего 4 единицы.Указанная выше форма обеспечивает скорость охлаждения при первичной кристаллизации в носике кулачка 35 - 40 С/с и в центре валика 0,4 - 0,5 С/с.В данном случае привести примеры с указанием характеристик полученного вала на крайнее и среднее значение скоростей не представляется возможным, так как они приняты в нешироком диапазоне и их практически невозможно разграничить. Однако увеличение скоростей соответственно )40 С/с и )0,5 С/с приводит к значительному увеличению зоны отбела, плохой обрабатываемой, хрупкости (как в объемной форме); а уменьшение скоростей соответственно (35 С/с и (0,4 С/с уменьшает зону отбела (как при толстостенной сухой форме).Из табл. 1 видно, что уменьшение температуры заливки 1375 С увеличивает глубины отбела до 12,6 мм и не приваривается стальная шестерня. Увеличение температуры заливки -А 400 снижает глубину отбела до 6 мм. После механической обработки глубина слоя остается недостаточной. дели из сухой песчано-смоляной смеси известного состава, вес./о:Формовочный песок КО 20 94Сиола ПК 104 6Опорный слой получают пескострельнымметодом из жидкостекольной песчаной смеси с отверждением по СО процессу из известного состава, вес./,:Песок К 016Жидкое стекло10 Едкий натрПонизитель вязкости ПВХЛ Получена сухая тонкостенная форма,обеспечивающая более устойчивые тепло физические свойства, чем сырая песчанаяобъемная форма. Устанавливают холодильники ковкого чугуна.Заливают чугун следующего состава о/оС 33; 81 21; Мп 085; Я 010; бг 03;Р 0,1.Меняют температуру заливки от 1370до 47 С (см. табл. 1). 11 10 6 Пример 2. Осуществляется аналогичнопримеру 1, при тех же параметрах процесса. Заливку осуществляют в объемную сырую песчаную форму и оболочковую тонкостенную двухслойную форму из одного ковша.Условия заливки приведены в табл, 2.Термопарами, установленными в центревала, замеряют одновременно температуру 40 в обеих формах. Из табл. 2 видно, чтоотдача тепла в оболочковой двухслойной сухой форме происходит медленнее и эта разница увеличивается по мере затвердевания, что способствует надежному получению заданной структуры.45Из приведенных данных видно, что оптимальные результаты обеспечивает температура заливки металла 1375 в 1400 С и скорость охлаждения при первичной кристаллизации 35 - 40 С/с в носике кулачка и 50 0,4 - 0,5 С/с в центре валика.В результате получения заданной ледебуритной структуры кулачков распределительного вала и серого чугуна в сердцевине значительно повышается износостойкость валов. Например, испытание на двигателе в течение 400 ч показывает, что износ стальных распределительных валов достигает 65 мкм, чугунных с закалкой 1780 мкм и из низколегированного чугуна по пред980955 Экономический эффект в денежном выражении может быть оценен после эксплуатации валов на автомобилях в течение определенного времени. лагаемому способу 16 мкм. Экономический эффект выражается в увеличении продолжительности эксплуатации распределительного вала в 2 - 3 раза. Таблица 2 Обьемная сырая песчаная формаОболочковая двухслойная сухая формаВремя, с Температура, Со Температура, С Время, с 1310 1310 61,2 1262 61,2 1267 1217 1173 1133 1095 10,57 1022 489,6 989 1050 550,8 612,0 962 1028 930 1016 35повышения износостойкости валов, чугун заливают при 1375 - 1400 С, а охлаждение при первичной кристаллизации осуществляют со скоростью 35 - 40 С/с в носике кулачка и 0,4 - 0,5 С/с - в централь 40 ной части вала.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Экспресс-информация. Поршневые игазотурбинные двигатели. Материалыраспределительных валов автомобильных45 двигателей, 1972, Ма 13.2. Горбачев А. И., Телис М. Я. Литойраспределительный вал из чугуна с дифференцированной структурой для двигателяавтомобиля Москвич - 412. - Автомоильная промышленность 1970 ф 10,с. 26 - 27.3. Патент ПНР,1 ха 50483, кл. 31 С 8/07,1966. Кривые снимаются одновременно, запись производится на одном потенциометре. Заливки форм производят одним и тем же металлом из одного ковша. Термопары устанавливают в центре кулачка.Скорость охлаждения: 1 бьемная фора 1 зю:1 о 22 = О 67 428,4 Оболочковая форма ------ = 0,48 С/с 1310 - 1016 612Формула изобретения Способ получения отливок автомобильных распределительных валов, включающий изготовление оболочковой формы, установку холодильников, заливку чугуна и последующее охлаждение кристаллизуюшегося металла, отличающийся тем, что, с целью Составитель Т. Королева Редактор М. Дылын Техред И. Верес Корректор Г. Решетннк Заказ 9565/16 Тираж 852 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и о 1 крытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4