×
20.02.2014
216.012.a15f

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИТЫХ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ШТАМПОВ СИСТЕМЫ ФЕРРИТНАЯ СТАЛЬ - АЛЮМИНИЕВЫЙ ЧУГУН

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к литейному производству. Способ включает заливку в охлаждаемую литейную форму первого слоя из суспензионной ферритной стали толщиной, составляющей 10÷50% объема литейной формы. Сталь содержит, мас.%: углерод - 0,27÷0,32, титан - 5,8÷6,2, никель - 0,5÷0,9, железо - остальное. В струю расплава вводят карбид титана в виде порошка в количестве 0,5÷1,5% с размерами частиц до 10 мкм. Проводят охлаждение формы водой или жидким азотом. После затвердевания суспензионной стали на 30÷80% в форму заливают второй слой из алюминиевого чугуна, содержащего, мас.%: углерод - 3,0÷3.4, алюминий - 2,0÷4,0, кремний - 0,5, марганец - 0,2÷0,4, фосфор - 0,05, сера - 0,02, железо - остальное. Алюминиевый чугун обладает теплопроводностью большей на 80%, чем у ферритной стали, что обеспечивает ускорение процесса кристаллизации. 1 пр.
Основные результаты: Способ получения литых биметаллических штампов системы ферритная сталь - алюминиевый чугун, включающий послойную заливку сплавов в литейную форму и направленное охлаждение со стороны нижнего торца заготовки, отличающийся тем, что первый слой толщиной 10-50% объема литейной формы заливают из суспензионной ферритной стали, содержащей следующие компоненты, мас.%: углерод - 0,27÷0,32; титан - 5,8÷6,2; никель - 0,5÷0,9; железо - остальное, причем в струю расплава вводят карбид титана TiC в количестве 0,5÷1,5% в виде порошка с размерами частиц до 10 мкм и ведут охлаждение формы с помощью воды или жидкого азота, а второй слой заливают после затвердевания суспензионной стали на 30÷80% из алюминиевого чугуна, содержащего следующие компоненты, мас.%: углерод - 3,0÷3,4; алюминий - 2,0÷4,0; кремний - 0,5; марганец - 0,2÷0,4; фосфор - 0,05; сера - 0,02, железо - остальное.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к литейному производству, а именно к литью штампов с направленным затвердеванием.

Известен способ получения литых штампов, включающий послойную заливку сплава в охлаждаемую форму и направленное охлаждение формы со стороны рабочей поверхности (гравюры) получаемых отливок штампов [АС №1138240, В22Д 27/04, Способ получения литых штампов / М.С. Колесников, В.Г. Шибаков, Л.А. Алабин и др // Б.И. - 1985. - №5].

Недостатком этого способа является применение для рабочей поверхности штампов известной высоколегированной стали мартенситного класса [АС №1108126, Штамповая сталь / М.С. Колесников, Э.Н. Корниенко, Л.А. Алабин и др. // Б.И. - 1984. - №30], содержащей компоненты в следующем соотношении, масс.%:

углерод (С) - 0,45÷0,52;
хром (Cr) - 2,5÷3,2;
вольфрам (W) - 3,0÷3,6;
молибден (Мо) - 0,8÷1,1;
ванадий (V) - 1,5÷1,8;
кремний (Si) - 0,15÷0,2;
ниобий (Nb) - 0,05÷0,15;
железо (Fe) - остальное,

а для тела штампа применяется высокотеплопроводная сталь 9ХС.

Применение дорогостоящей стали мартенситного класса для рабочей поверхности штампов при форсированном охлаждении формы (водой, жидким азотом и др. охладителями) приводит к образованию при кристаллизации отливки литейных трещин. При медленном охлаждении в случае применения песчано-глинистых форм, в том числе форм из кремне-цирконовых концентратов, приводит к образованию грубой крупнозернистой дендритной структуры с низкими эксплуатационными показателями по сопротивлению образования трещин термомеханической усталости.

Кроме того, применение сталей мартенситного класса для рабочей поверхности штампов горячего деформирования, температура которых при эксплуатации превышает температуру полиморфных превращений Feα↔Feγ (1073÷1173К), сопровождается структурно-фазовыми превращениями в течение каждого цикла нагружения, приводящими к структурно-фазовому наклепу и ускорению разрушения штампов.

Заявляемое изобретение направлено на повышение работоспособности литых биметаллических штампов и снижение себестоимости.

Поставленная задача достигается тем, что согласно способу получения литых биметаллических штампов, включающему послойную заливку сплавов в охлаждаемую кокильную литейную форму и направленное охлаждение со стороны рабочей поверхности (гравюры) заготовки (штампа), первый слой заливают из суспензионной ферритной стали, толщиной (10÷50%) объема литейной формы, содержащей компоненты в следующем составе, масс.%:

углерод (С) - 0,27÷0,32;
титан (Ti) - 5,8÷6,2;
никель (Ni) - 0,5÷0,9;
железо - остальное

с введением карбида титана, TiC - 0,5÷1,5 в виде порошка, размерами частиц до 10 мкм и ведут охлаждение формы с помощью воды или жидкого азота. После затвердевания суспензионной стали на 30-80% в кокиль заливают второй слой из алюминиевого чугуна, содержащего компоненты в следующем соотношении, масс.%:

углерод (С) - 3,0÷3.4;
алюминий (Al) - 2,0÷4,0;
кремний (Si) - 0,5;
марганец (Mn) - 0,2÷0,4;
фосфор (Р) ~ 0,05;
сера (S) ~ 0,02;
железо (Fe) - остальное,

обладающего повышенной теплопроводностью (большей на 60÷80%) и температурой начала затвердевания, меньшей на 100 К, чем у сплава первого слоя.

Применение алюминиевого чугуна для заливки второго слоя обладающего теплопроводностью большей на 80%, чем у сплава для заливки первого слоя, обеспечивает ускорение процесса окончательной кристаллизации и, как следствие, увеличивает производительность способа.

Кроме того, при эксплуатации штампа высокая теплопроводность основания штампа (опорного слоя) позволяет улучшить теплоотвод от разогретой рабочей поверхности инструмента на массу или холодильник, устанавливаемый в держателе штампа, что существенно упрощает конструкцию штампа, т.к. исключается необходимость сверления охлаждаемых каналов в теле штампа и изготовление устройства системы подвода охладителя непосредственно к инструменту. Интервал различия теплопроводности обусловлен тем, что алюминиевый чугун, который следует применять при заливке второго слоя имеет теплопроводность порядка 42,8÷44,6 вт/(м×К), что на 60-80% выше, чем теплопроводность суспензионной стали (28,6÷32,8 вт/(м×К)

Меньшая на 100 К температура начала кристаллизации сплава для второго слоя выбирается из условий обеспечения необходимого дополнительного переохлаждения незакристаллизовавшегося объема суспензионной стали, залитой для формирования рабочего слоя (гравюры) штампа, а также ускоренного охлаждения переходного слоя, что приводит к измельчению зерна, обеспечивает более равномерное распределение легирующих элементов в переходном слое и на гравюре заготовки (штампа).

Интенсивное охлаждение кокиля со стороны гравюры штампа и дополнительное охлаждение незакристаллизовавшегося объема суспензионной стали за счет пониженной температуры кристаллизации алюминиевого чугуна обеспечивает создание благоприятной структуры на рабочей поверхности и композитной структуры переходного слоя штампа.

В качестве опытных штампов изготавливались ковочные штампы для процесса Автофордж для твердожидкой штамповки бронз и латуней.

Размеры штампа ширина 150 мм, длина 180 и высота 80 мм. Глубина гравюры 10 мм.

Продолжительность затвердевания ферритной стали при температуре заливки 1833К для выбранных штампов составляет 1,2 мин., что обеспечивает при направленной кристаллизации формирование затвердевающего слоя порядка 2 мм.

Второй этап, включающий заливку алюминиевого чугуна с температурой заливки порядка 1773К и последующую окончательную кристаллизацию переходного и опорного слоя составляет 35-40 мин.

Литая биметаллическая заготовка штампа подвергается шлифованию и окончательной химико-термической обработке - азотированию при температуре 580°С в течении 20-24 часов.

В процессе азотирования в ферритный слой претерпевает дисперсионное твердение за счет образования γ-фазы (Ni3Ti).

Работоспособность опытных литых биметаллических штампов увеличилась по сравнению с кованными на 47%.

Выводы

1. Применение ферритной суспензионной стали для ЛБШГД позволяет применять форсированное охлаждение отливок при кристаллизации в кокильной оснастке и исключается возможность образования литейных трещин на гравюре штампов.

2. Вследствие отсутствия в предлагаемой ферритной стали полиморфных превращений при эксплуатации штампов в области α-γ переходов уменьшается структурно-фазовый наклеп и увеличивается сопротивление возникновению трещин термомеханической усталости.

3. Применение алюминиевого чугуна для опорного слоя позволяет обеспечить при кристаллизации ускоренное охлаждение рабочего слоя штампов (гравюры) за счет уменьшения температуры кристаллизации чугуна, что приводит к измельчению структуры и за счет повышенной теплопроводности опорного слоя устраняется необходимость искусственного охлаждения штампов при эксплуатации.

4. Применение литых штампов Автофордж из суспензионной ферритной стали алюминиевого чугуна, взамен традиционной технологии изготовления штампов из кованных заготовок мартенситных сталей позволяет резко сократить продолжительность изготовления за счет исключения механнических и других операций получения сложной гравюры, а также исключить операции закалки и отпуска штампов, что обеспечивает существенное снижение себестоимости продукции.

Пример

Жидкий расплав ферритной стали заливается в охлаждаемую снизу металлическую форму.

Направленную кристаллизацию стали осуществляют в течение времени, необходимого для образования гравюры штампа, толщиной не менее 10 мм. Затем в форму заливают алюминиевый чугун для формирования опорного слоя штампа, имеющего температуру начала кристаллизации на 100 К меньше, чем у ферритной стали.

Структура отливки штампа, полученного предлагаемым способом, состоит из трех зон: первая зона образует гравюру штампа из ферритной стали, затем следует переходной слой, состоящий из ферритной стали и алюминиевого чугуна и третий опорный слой состоит из алюминиевого чугуна.

Способ получения литых биметаллических штампов системы ферритная сталь - алюминиевый чугун, включающий послойную заливку сплавов в литейную форму и направленное охлаждение со стороны нижнего торца заготовки, отличающийся тем, что первый слой толщиной 10-50% объема литейной формы заливают из суспензионной ферритной стали, содержащей следующие компоненты, мас.%: углерод - 0,27÷0,32; титан - 5,8÷6,2; никель - 0,5÷0,9; железо - остальное, причем в струю расплава вводят карбид титана TiC в количестве 0,5÷1,5% в виде порошка с размерами частиц до 10 мкм и ведут охлаждение формы с помощью воды или жидкого азота, а второй слой заливают после затвердевания суспензионной стали на 30÷80% из алюминиевого чугуна, содержащего следующие компоненты, мас.%: углерод - 3,0÷3,4; алюминий - 2,0÷4,0; кремний - 0,5; марганец - 0,2÷0,4; фосфор - 0,05; сера - 0,02, железо - остальное.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 36.
10.07.2013
№216.012.5450

Чугун

Изобретение относится к металлургии, в частности к составам износостойких чугунов на основе системы Fe-C-Al, и может использоваться для наплавки толкателей ДВС, работающих в условиях трения скольжения в контакте с закаленной цементированной стальной поверхностью вала. Чугун содержит, мас.%:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487187
Дата охранного документа: 10.07.2013
20.07.2013
№216.012.5746

Способ получения алюминиевого чугуна с компактными включениями графита

Изобретение относится к металлургии. Способ включает приготовление расплава чугуна с содержанием алюминия 9,8-19,7%, заливку расплава в металлическую форму, помещенную в расплав солей с температурой 950-1100°С, охлаждение расплава и изотермическое выдерживание закристаллизовавшейся отливки при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487950
Дата охранного документа: 20.07.2013
20.07.2013
№216.012.574e

Суспензионная литая дисперсионно-твердеющая ферритокарбидная штамповая сталь

Изобретение относится к области металлургии, а именно к области получения и использования литой дисперсионно-твердеющей ферритокарбидной стали для тяжелонагруженных штампов горячего деформирования, пресс-форм для литья под давлением, а также штампов для твердо-жидкой штамповки сплавов на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487958
Дата охранного документа: 20.07.2013
20.10.2013
№216.012.7577

Смесь для изготовления литейных форм и стержней

Изобретение относится к литейному производству. Смесь содержит шламовый отход производства поливинилхлорида в количестве 97-99 мас.%, содержащий, мас.%: НО 50,2; CaSO·2HO 12,2; Са(ОН) 7,2; NaCl 28,2; NaSO 2,0; NaOH 0,2 и древесные опилки. Связующим в смеси являются кристаллогидраты солей NaCl....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495731
Дата охранного документа: 20.10.2013
10.02.2014
№216.012.9dee

Способ исследования течения металла при горячей объемной штамповке изделий

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано, в частности, при изготовлении поковок коленчатых валов горячей объемной штамповкой. Для исследование течения металла при горячей объемной штамповке используют металлическую заготовку с расположенной но ее оси...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506138
Дата охранного документа: 10.02.2014
10.03.2014
№216.012.a9b4

Способ получения отливок из хладостойкого чугуна

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу получения хладостойкого высокопрочного чугуна для производства литых заготовок в условиях массового производства. Обработку расплава чугуна проводят в литейной форме путем подачи модифицирующей смеси, содержащей сфероидизирующую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509159
Дата охранного документа: 10.03.2014
20.05.2014
№216.012.c5e3

Способ восстановления наружной рабочей поверхности деталей из белого чугуна

Изобретение относится к области восстановления изношенных в процессе эксплуатации деталей методом наплавки и может быть применено на ремонтных предприятиях, занимающихся реновацией деталей, например толкателя клапана двигателя внутреннего сгорания. Способ включает удаление дефектов и следов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516418
Дата охранного документа: 20.05.2014
10.11.2014
№216.013.0548

Способ изготовления отливок по выплавляемым моделям

Изобретение относится к литейному производству. На блок выплавляемых моделей послойно наносят огнеупорную суспензию. В состав суспензии первого слоя вводят мелкодисперсный модификатор - абразивную пыль полировально-шлифовальной обработки изделий из сплавов черных металлов в количестве 1-2 мас.%...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532750
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.11.2014
№216.013.054b

Способ изготовления многослойных оболочковых литейных форм по выплавляемым моделям

Изобретение относится к литейному производству. Способ включает послойное нанесение на блок выплавляемых моделей огнеупорной суспензии, обсыпку зернистым материалом, вытопку моделей, сушку и прокаливание. Начиная со второго слоя оболочки, используют огнеупорную суспензию с кислородсодержащим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532753
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.11.2014
№216.013.0556

Способ изготовления многослойных оболочковых литейных форм по выплавляемым моделям

Изобретение относится к литейному производству. На блок выплавляемых моделей наносят огнеупорную суспензию. Обсыпают его зернистым материалом. В первый слой оболочки, в состав зернистого материала для обсыпки, вводят порошок алюминия в количестве 5-10 мас.%, а начиная со второго слоя оболочки,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532764
Дата охранного документа: 10.11.2014
Показаны записи 1-10 из 14.
27.04.2013
№216.012.3a6d

Термитная смесь для формирования гранул, используемых для окислительного рафинирования железоуглеродистых сплавов

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано при проведении окислительного рафинирования железоуглеродистых сплавов с получением эффективных реагентов. Термитная смесь включает нитрат калия, железосодержащие отходы в виде опилок, стружки и отходов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480518
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.04.2013
№216.012.3a7a

Термитная смесь

Изобретение относится к металлургической и машиностроительной промышленности и может быть использовано при производстве литых заготовок из графитизированных алюминиевых чугунов. В состав термитной смеси входят железная окалина, алюминий и графитовая стружка при следующем соотношении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480531
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.07.2013
№216.012.5397

Способ ремонта упрочненных азотированием шеек коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к технологии ремонта деталей, в частности коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания. Проводят обработку детали в установленные ремонтные размеры, предварительно проводят снятие с шейки материала оставшегося упрочненного азотированием слоя с помощью электроэрозионной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487002
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.07.2013
№216.012.5450

Чугун

Изобретение относится к металлургии, в частности к составам износостойких чугунов на основе системы Fe-C-Al, и может использоваться для наплавки толкателей ДВС, работающих в условиях трения скольжения в контакте с закаленной цементированной стальной поверхностью вала. Чугун содержит, мас.%:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487187
Дата охранного документа: 10.07.2013
20.07.2013
№216.012.5746

Способ получения алюминиевого чугуна с компактными включениями графита

Изобретение относится к металлургии. Способ включает приготовление расплава чугуна с содержанием алюминия 9,8-19,7%, заливку расплава в металлическую форму, помещенную в расплав солей с температурой 950-1100°С, охлаждение расплава и изотермическое выдерживание закристаллизовавшейся отливки при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487950
Дата охранного документа: 20.07.2013
20.07.2013
№216.012.574e

Суспензионная литая дисперсионно-твердеющая ферритокарбидная штамповая сталь

Изобретение относится к области металлургии, а именно к области получения и использования литой дисперсионно-твердеющей ферритокарбидной стали для тяжелонагруженных штампов горячего деформирования, пресс-форм для литья под давлением, а также штампов для твердо-жидкой штамповки сплавов на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487958
Дата охранного документа: 20.07.2013
27.10.2013
№216.012.78e5

Способ диагностирования относительного положения и жесткости инструментальной оснастки в расточных операциях по показателям точности обработанных деталей

Способ включает обработку заготовки и измерение ее профиля в двух поперечных сечениях. Для повышения точности до обработки измеряют в двух удаленных друг от друга поперечных сечениях значения биения, размера и профиля базовых и обрабатываемых поверхностей заготовки, при закреплении заготовки на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496611
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.12.2013
№216.012.89d0

Устройство для выплавки ферроалюминия

Изобретение относится к области металлургии, в частности к устройствам получения ферроалюминиевого сплава с пониженным угаром алюминия. Устройство содержит электрический индуктор и размещенный внутри него тигель с крышкой и каналом для выпуска сплава, при этом устройство снабжено крупноячеистой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500962
Дата охранного документа: 10.12.2013
10.02.2014
№216.012.9dee

Способ исследования течения металла при горячей объемной штамповке изделий

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано, в частности, при изготовлении поковок коленчатых валов горячей объемной штамповкой. Для исследование течения металла при горячей объемной штамповке используют металлическую заготовку с расположенной но ее оси...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506138
Дата охранного документа: 10.02.2014
20.03.2014
№216.012.aca7

Ветроэнергетическая установка преимущественно для высотного сооружения

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветроэнергетическая установка преимущественно для высотного сооружения с вертикальной осью, содержащая ветровое подвижное колесо с вертикальными лопастями и электрический генератор. Ветровое подвижное колесо расположено на определенной высоте и имеет в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509914
Дата охранного документа: 20.03.2014
+ добавить свой РИД