Способ получения изделий из чугуна

/а ногго-Знамени Белорусский ордена Трудового К политехнический инстит(71) Заявител Я СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЧУГУН 401 О е гается тем,800 " досюте иия лагаемому я, при ко ковкого через матссование 100 м/сстепе темпераИзобретения относится к обработке металлов давлением, а именно к процессам горячего уданого прессования и может быть использовано в различных областях машиностроения для получения изделий из чугуна.Известен способ прессования, при котором нагретую до 1020 - 1060 оС заготовку из серого чугуна СЧ 20- ,прессуют через матрицу на прессеОднако указанный .температурный интервал и скорость прессования не обеспечивают осуществления процесса прессования без разрушения заготовки. Только создание противодавления гарантирует получение иэделий без следов разрушения по поверхности,Наиболее близким к пред является способ прессовани тором заготовку, например, и чугуна нагревают и прессуют .рицу на фрикционном прессе с обжатия до 8 М в интервале тур 850 - 1050 оС. Для серого чугуна рекомендуется интервал температур 850 - 1000 С 1 2 Я .Однако этот процесс не обеспечивает при обычных промышленных скорос тях деформирования 0,02 - 1 м/с получения изделий с равномерно деформи рованной структурой из-эа сравнитель но высокого значения коэффициента трения и следовательно, сил,контактного трения, действующих между стенками контейнера и заготовкой, а такж матрицей и заготовкой. Цель изобретения,- повышение к5ччества изделии и снижение трудоемкости процесса. Поставленная цечто заготовку нагре1000 С и ведут ударсо,скоростью нагружи степенью обжатияход.3 98839Высокая скорость деформирования значительно улучшает условия трения заготовки о стенки контейнера и матрицу вследствие уменьшения коэффициента трения, Уже при скорости5 10 м/с он становится в 2 раза меньше, чем при скоростях 0,02 - 1 м/с.Это обстоятельство предотвращает разрушение заготовок и способствует получению качественного изделия без 10 трещин и надрывов. Выбор интервала скоростей деформирования в пределах 10 - 100 м/с обьяс-няется тем, что при скоростях ниже10 м/с растут силы контактного трения,15вызывающие неравномерность распределения деформации по сечению образцаи, как следствие, появление трещин вповерхностных слоях получаемых иэдеделий и утяжин на торце. При скоростях выше 100 м/с наблюдается разрушение изделия под действием сил инерции, особенно при больших степеняхдеформации (порядка 0,9),Кроме того, глубина проникновения25пластической деформации при высокоскоростной обработке значительнобольше, чем при обычной, и детали;.полученные высокоскоростным деформи- .рованием имеют лучшую проработкуструктуры.Деформирование чугунов а избранноминтервале скоростей позволяет не только осуществлять прессование иэделийбез разрушения их цельности, но и су-.З 5щественно улучшить их, Физико-механические свойства - прочность, ударнуювязкость, плотность и однородностьдеформации. Динамическое ударное прессование способствует залечиаанию литейных дефектов, а также значительному дроблению графитных включений, Последнее обстоятельство выгодно отли-.чает предлагаемый способ от известных,так как при дроблении графитных включений предотвращается образованиетонких вытянутых графитных пленок и,следовательно, слоистой, что оставляет следы выплавления на поверхностипродеформированного изделия и снижает 5 цтем самым его качество.Поэтому для высокоскоростной деформации чугуна верхние пределы температуры следует выбрать менее 1000 С.Нижний предвл назначается исходя из 55энергосилоаых характеристик процесса.Снижение температуры ниже 800 С приводит к росту сопротивления деформа 8 4ции и увеличению нагрузок на инструмент,что снижает его стойкость и требуетбольшей мощности оборудования.Диапазон степеней обжатия лежит впределах 0,2 - 0,9, Назначение степеней обжатия менее 0,2 не обеспечиваетдеформацию центральных слоев заготовки, залечивание литейных дефектов,проработку структуры заготовки. Аэто не дает воэможность получать качественные. изделия. Верхний пределстепени обжатия ограничивается тем,что при скоростях деформации, близкихк 100 м/с происходит разрыв образцапод действием сил инерции,На чертеже приведена схема реалиУзующая предлагаемый способ. Способ осуществляется следующимобразом,Нагретую до ковочной температурызаготовку 1 помещают в контейнер,2 ипуансоном 3, который разгоняется встволе 4 установки для высокоскоростного деформирования, прессуют черезматрицу 5, Контейнер и матрица смазываются перед началом деформациисмазкой. Образующийся зазор междустенками контейнера и нагретой заготовкой незначителен и выдавливаниепосле осадки в начальной стадии процесса протекает в условиях всестороннего сжатия.Возможно прессование изделий какс прессостатком, так и на проход засчет применения прессшайб,П р и м е р 1. Для получения изделий из КЧ-12 цилиндрическую заготовку диаметром 19,3 мм и высотой30 мм нагревают до 980 С; устанавливают в контейнер, который предварительно смазывают смазкой из смеси машинного масла с графитом, и производятдеформацию с начальной скоростьюнагружения 80 м/с и степенью обжатия 0,73.Отпрессованное изделие не имеетследов разрыва и трещин, обладает высоким качеством состояния поверхности. Твердость продеформированного металла увеличивается с 120 до 345 НВ.Предел прочности на сжатие возрастаетс 92 до 167 кгс/мм, Плотность увеличивается на 1,54 по сравнению с литым. Ударная вязкость возрастает с1,5 до 4,2 кгсм/смП р и м е р 2,Для получения изделий из серого чугуна СЧ 18- 36 цилиндрической заготовки диаметром 19,3 мм5 988398 6 и высотой 30 мм нагревают до 900 фС;устанавливают в контейнер, который.предварительно смазывается смазкойиз смеси машинногомасла с графитоми производят деформацию с начальной %скоростью нагружения 32 м/с и степенью вытяжки 0,69Отпрессованное иэделие не имеетразрыва и обладает высоким качеством поверхности. 1 ОТвердость возрастает с 160 до240 НВ. Предел прочности на сжатиевозрастает с 50 до 110 кгс/мм. Плотность увеличивается на 35, Ударнаявязкость возрастает с 0,6 до 1,5 кгсм/ 1/смР;П р и м е р 3. Для получения иэделий из высокопроцного чугуна цилиндрическую заготовку диаметром19,3 мм и высотой 30 мм нагревают до 20810 оС, устанавливают в контейнер покрытый смазкой графита с машинныммаслом и проводят деформацию с начальной скоростью нагружения 62 м/си степенью вытяжки 0,69, 25Отпрессованное изделие не имеетследов разрыва и обладает высоким качеством поверхности, Твердость изделия возрастает с 150 до 260 НВ. Предел прочности на сжатие с 70 до ЗО142 кгс/мм Плотность увеличиваетсяна 4,23. Ударная вязкость возрастаетс 2,5 до 4,1 кгсм/см.П р и м е р 4, Для получения изделий из ковкого чугуна КЧ 37 -12 цилиндрическую заготовку диаметром19,3 мм и высотой 30 мм нагревают до900 С, устанавливают в контейнер по-.крытый смазкой смеси машинного маслас граФитом и проводят деформацию с вначальной скоростью нагружения 12 м/си степенью вытяжки 0,2.Отпрессованное изделие не имеетследов разрыва и трещин, обладает высоким качеством состояния поверхности,. Твердость изделия после деформации возрастает с 120 до 290 НВ. Предел прочности на сжатие увеличиваетсяс 92 до 150 кгс/мм, Плотность. увеличивается на 3,13. Ударная вязкостьвозрастает с 1,5 до 4,0 кгсм/см П р и м е р 5, Для получения издедий из ковкого чугуна КЧ 37 - 12 цилиндрическую заготовку диаметром 19,3 мм и высотой 30 мм нагревают до 1000 С устанавливают в контейнер покрытый смазкой смеси машинного масла с графитом и проводят деформацию с начальной скоростью нагружения 98 м/си степенью вытяжки 0,85. Отпрессованное иэделие не имеет. следов разрыва, трещин, обладает высоким качеством состояния поверхности.Твердость изделия после деформации возрастает с 120 до 350 НВ. Предел прочности на сжатие увелициваетсяс 92 до 171 кгс/мм-, Плотность увеличивается на 6,Д. Ударная вязкость возрастает с 1,5 до 3,9 кгсм/смф.П р и м е р 6, Заготовку иэ ковкого чугуна КЧ 37 - 12 диаметром 19,3 мм и высотой 30 мм нагревают до 950 С, устанавливают в контейнер покрытый смазкой смеси машинного масла с граФитом и проводят деформацию с начальной скоростью деформирования 103 м/с и степенью вытяжки 0,9.Изделие разрывается под действием сил инерции.П р и м е р 7. Заготовку из ковкого чугуна КЧ 37-12 диаметром 19,3 мм устанавливают в контейнер покрытый смазкой смеси машинного масла с гра" фитом, деформируют со скоростью нагружения 9,5 м/с и степенью обжатия 0,15.Полученное изделие имеет удовлет.- ворительное состояние поверхности. Твердость увеличивается после деформации с 120 до 135 НВ. Предел прочности на сжатие возрастает с 92 до 98 кгс/мм. Плотность увеличивается на 0,23 Ударная вязкость возрастает с 1,5 до 1,52 кгсм/см , Т. е. свойства изделия не находятся ниже тех, которые приведены в примерахОсуществление предлагаемого спосо" ба по сравнению с известными позволяет следующее.Увеличить механическую прочность ,металла не менее чем на 15-204, по.высить ударную вязкость на 10-20, ,увеличить плотность металла на 3-53, .добиться глубокой проработки структуры и снижения внутренних напряжений за счет приложения динамической ударной нагрузки, более равномерной де" формации от снижения коэффициента тре. ния и залечивания литейных дефектов, предотвратить образование слоистой структуры изделий путем дробления графитных включений при ударной нагрузке, увеличить твердость металла на 15-253.Кроме того, осуществлять процесс деформации чугуна без создания дополнительныхустройств (противодавления,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Прозоров Л.В. Прессование стали и тугоплавких сплавов. М., "Машиностроение", 1969 с, 166,2, Губкин С.И;, Юшков А.В. и Руденок И.И. Деформируемость серого ковкого чго чугуна. Сб.научных трудов ФТИАН Белорусской ССР, вып.2. Минск,19 Я(прототип). 0 формула изобретения Способ получения изделий из чугуна, включающий нагрев заготовки и прессо э ванне через матрицу, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повы-,Составитель В, БещековТехред М.Гергель Корректор В.Прохненко Хим:-. Ук дакт Заказ 10944/10 ВТираж 814 НИИПИ Государственн по делам иэобрет113035, Москва, ЖПодписноео комитета СССРий и открытийРаушская наб д. 4 ент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ал ПП 7 988398 8графитных шайб, оболочек, иэ пластич- шения качества изделий и снижения ного материала ) и снизить трудоем- трудоемкости процесса, нагрев загокость процесса, уменьшить затраты товки осуществляют до 800- 1000 фС, аэнергии на дополнительный нагрев ме- а прессование осуществляют со скоросталла и потерю металла на угар и по" э тью нагружения 10 - 100 м/с и степелучать готовые иэделия без дальнейшей нью обжатия 0,2 - 0,9 за проход. механической обработки эа счет устранения разрушения на торце выдавленногоизделия.