МЕТОД ВИГОТОВЛЕННЯ ДВОШАРОВИХ ЧАВУННИХ ВИЛИВКІВ

Анотація

Двошарові чавунні виливки знаходять більш широке застосування при виготовленні бронефутерувальних плит, мелющих тіл кульових млинів, щік і молотків дробарок, прокатних валків, кранових, конвеєрних і вагонних коліс та інших деталей.
Робоча частина (поверхня) таких деталей повинна мати високу твердість і зносостійкість, а серцевина - в'язкість та ударостійкість.
Високу зносостійкість робочої поверхні виливків в достатній мірі може забезпечити білий чавун зкарбідами заліза і інших елементів в ледебуритній евтектиці, а підвищену пластичність і ударну в'язкість - високоміцний чавун з кулястим графітом феритного класу.
На практиці виробництво двошарових чавунних виливків здійснюється різними методами. Найчастіше - послідовною заливкою ливарної форми різними чавунами через дві незалежні ливникові системи з паузою між заливаннями; виливанням рідкого залишку одного чавуну з доливанням серцевини іншим чавуном; відцентровим литвом з пошаровим заливаннямрізними чавунами виливниці, яка обертається, та іншими методами.
Загальними недоліками більшості відомих методів є необхідність використання спеціального обладнання та виплавляння різних чавунів у двох плавильних агрегатах, що значно ускладнюю технологічний процес і збільшує собівартість литва.
На кафедрі ливарного виробництва чорних і кольорових металів Національного технічного університету України КПІ, спільно з співробітниками кафедри технології та обладнання ливарного виробництва Донбаської державної машинобудівної академії запропоновано новий метод отримання двошарових виливків з диференційованою структурою і властивостями в різних шарах, що усуває вище викладені недоліки.
Сутність методу полягає у виплавляннівихідного розплаву чавуну в одній печі, і розділенні його при заливанні ливарної форми в ливниковій системі на два потоки, один з яких, що поступає в одну частину порожнини форми, модифікується в реакційній камері ливарної форми з відповідною зміною структури в процесі подальшої кристалізації.
Для підтвердження реалізації запропонованого методу отримання двошарових чавунних виливків з диференційованою структурою і властивостями в нижніх і верхніх шарах (частинах) в якості об'єкта дослідження вибрали призматичний виливок розміром 240×120×50 мм і масою 10,0 кг, з двома незалежними ливниковими системи.
Експериментальні виливки отримували шляхом заливання частини розплаву вихідного білого чавуну через першу ливникову систему, що підводить метал безпосередньо в порожнину ливарної форми, з подальшим доливаннямпісля тимчасової витримки вихідним білим чавуном незаповненої частини порожниничерез іншуливникову систему, що включає в себе реакційну камеру ізсфероїдизувальним феросиліцій-магнієвим (ФСМг7) модифікатором.
В результаті досліджень встановили, що диференціація структури і властивостей чавуну у верхній і нижній частині виливка з товщиною стінки 50 мм і масою 10 кг, досягається в діапазоні тимчасової витримки між двома етапами заливання форми в 1,5...2,0 хв.
При цьому в нижній частині виливка кристалізується білий чавуніз структурою, що складається з дендритів первинного аустеніту, між якими розташовується ледебуритна евтектика. У верхній частині виливка кристалізується високоміцний чавун з включеннями графіту кулястої форми в ферито-перлітній металевій матриці. Твердість верхньої поверхні виливка в литому стані становила 220...240 НВ, а нижньої робочої поверхні –380...420 НВ.
Запропонований метод отримання двошарових виливків перспективний для впровадження на промислових підприємствах при виготовленні виливків, призначених для роботи в умовах ударних навантажень і абразивного зносу.