Патент на изобретение №2240894

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВОК

(57) Реферат:

Изобретение может быть использовано при изготовлении цилиндрических деталей с износостойкой внутренней поверхностью. Способ включает заливку стали во вращающуюся форму и засыпку после затвердевания стали порошкообразного псевдосплава. Засыпку псевдосплава осуществляют при охлаждении отливки до 1200°С, при которой происходит его расплавление. На отливке образуется внутренний износостойкий слой с высокой твердостью. Ввод в псевдосплав нанопорошков карбидов в количестве 0,1% обеспечивает повышение механических свойств внутреннего слоя отливки. Изобретение обеспечивает упрощение процесса получения отливок, сокращение расхода порошкообразных материалов. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано при изготовлении цилиндрических деталей с износостойкой внутренней поверхностью.

Известен способ центробежного литья заготовок гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания с износостойкой внутренней поверхностью, по которому внутреннюю поверхность заготовки легируют бором путем засыпки порошка ферробора на поверхность расплава после заливки его в форму (Авт. св. СССР №1320012, кл. В 22 D 13/02, заявл. 11.06.85 г.).

Недостаток способа – необходимость закалки при ограниченной твердости рабочего слоя, неправомерность распределения в слое карбидов.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения, принятого за прототип, является способ изготовления отливок, включающий заливку стали во вращающуюся форму, засыпку в форму после заливки расплава наружного слоя отливки порошкообразного материала одновременно с заливкой стали, взаимодействующего с ней, и последующую заливку стали без введения порошка. При этом в качестве вводимого порошка используют карбиды Мо, Nb, Та, V, W и Zr и применяют инертный газ. (ЕР №335012 А1, В 22 D 13/00, В 22 D 19/08. 29.12.88).

Недостатки способа:

– перемешивание порошков с заливаемой сталью не позволяет получить высокую твердость износостойкого слоя детали,

– необходимость мехобработки резанием для удаления неармированного слоя приводит к увеличению трудозатрат,

– повышенный расход порошка.

Целью предлагаемого изобретения является устранение отмеченных недостатков, а именно:

– расширение технологических возможностей при получении высоких значений твердости износостойкого слоя литой детали;

– сокращение финишных операций путем упразднения операции удаления резцом вспомогательного слоя отливки;

– сокращение расхода порошка.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления отливок, включающем заливку стали во вращающуюся форму, засыпку в форму после заливки расплава порошкообразного материала, взаимодействующего с материалом отливки, засыпку порошкообразного материала осуществляют после затвердевания залитого в форму расплава и охлаждения отливки до температуры 1200°С, обеспечивающей расплавление засыпаемого материала, в качестве которого используют псевдосплавы.

Засыпка порошка на твердую основу предотвращает смешивание с ним стали, а значит, позволяет повысить верхний предел твердости износостойкого слоя и без применения термической обработки, устранить операцию механической обработки резанием по удалению вспомогательного слоя.

Расплавление засыпаемых в отливку порошков псевдосплавов происходит за счет тепла остывающей отливки, а температуру отливки, при которой необходимо засыпать порошок, устанавливают в диапазоне 1350-1200°С в зависимости от химсостава порошка.

Следующее отличие заявляемого способа состоит в том, что засыпают псевдосплавы с термореактивными добавками, что позволяет снизить температуру и время наплавки порошка за счет СВС-процесса, а главное – получать структуры с высокой твердостью – с HRC > 60 ед.

Отличие заявляемого способа состоит также в том, что в засыпаемый материал предварительно вводят нанопорошки карбидов в количестве до 0,1%. Нанопорошки измельчают зерно материала, повышают износостойкость его и механические характеристики, особенно пластичность и ударную вязкость.

Способ осуществляют следующим образом.

Пример 1.

Во вращающуюся форму заливают дозу стали 40ХЛ, а после затвердевания стали и охлаждения отливки до температуры ниже 1200°С в форму засыпают навеску псевдосплава ПС-15-30 ТУ 48-19-122-74, имеющего размер частиц порошка 0,8-1,25 мм, следующий химсостав (%) и температуру плавления 1070-1100°С:

С 2,3 – 3,8; Cr 28,0; Ni 1,3 – 2,0; Mn 1,3; Si 2,5 – 4,0; В 0,2 – 0,35; Сu 0,95 – 1,88.

Порошок расплавляется за счет тепла стальной отливки, затем затвердевает и образует внутренний износостойкий слой отливки с твердостью по HRc = 46-50 ед.

Пример 2.

После заливки во вращающуюся форму стали 40ХЛ и охлаждения отливки до температуры 1300°С в форму засыпают смесь порошка псевдосплава ПС-14-60 ТУ 48-19-122-74 и термореактивной добавки (ТРД) в виде карбида бора ТУ 48-4260-10-84 и ПЖВ-3 ГОСТ 9849-86 (температура взаимодействия композиции В₄С+Fe 1150-1200°С), что обеспечивает в смеси протекание самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС-процесса).

B₄C+Fe+2O₂=FeB+В₂O₃+В+СО

В₄С+2Fe+2O₂=Fe₂B+В₂O₃+В+СО

После расплавления смеси и затвердевания расплавленного слоя биметаллическую отливку при температуре 800°С извлекают из формы, охлаждают до комнатной температуры и производят механическую обработку, в т.ч. шлифовку внутренней поверхности, твердость наплавленного слоя которой составляет 63-65 ед. по HRc, что позволяет эффективно использовать полученную втулку для перекачки абразивных материалов, например, цементных растворов.

Пример 3.

В отличие от вышеописанных примеров в засыпаемый порошок вводят нанопорошки, например, карбид кремния, карбонитрид титана и др. в количестве до 0,1%, обеспечивающие повышение механических свойств материала внутреннего слоя отливки, особенно пластичности при высокой прочности.

Использование изобретения позволяет повысить эксплуатационные характеристики цилиндрических изделий с износостойким внутренним слоем, снизить издержки их производства.

Формула изобретения

1. Способ изготовления отливок, включающий заливку стали во вращающуюся форму, засыпку в форму после заливки расплава порошкообразного материала, взаимодействующего с материалом отливки, отличающийся тем, что засыпку порошкообразного материала осуществляют после затвердевания залитого в форму расплава и охлаждения отливки не ниже 1200°С, обеспечивающей расплавление засыпаемого материала, в качестве которого используют псевдосплавы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что засыпают псевдосплавы с термореактивными добавками.

3. Способ по п.1 или п.2, отличающийся тем, что в засыпаемый материал предварительно вводят нанопорошки карбидов в количестве до 0,1%.

QA4A – Сведения о заявлении обладателя патента Российской Федерации на изобретение о предоставлении любому лицу права на использование изобретения (открытая лицензия)

(54) Способ изготовления отливок

Номер и год публикации бюллетеня: 33-2004

(73) Патентообладатель:

Караник Юрий Апполинарьевич

Адрес для переписки:

630057, г. Новосибирск, ул. Энгельса, 23, кв. 6

Извещение опубликовано: 10.02.2006 БИ: 04/2006

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 22.10.2007

Извещение опубликовано: 20.06.2009 БИ: 17/2009