Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2472599

(19)

RU

(11)

2472599

(13)

C1

(51) МПК B22C9/06 (2006.01)

C22C9/08 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 17.01.2013 - нет данных Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2011128258/02, 07.07.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

07.07.2011

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 07.07.2011

(45) Опубликовано: 20.01.2013

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: RU 2378405 C1, 10.01.2010. RU 2125503 C1, 27.01.1999. US 20080173300 А, 11.04.2005.

Адрес для переписки:

634050, г.Томск, пр. Ленина, 30, Национальный исследовательский Томский политехнический университет, отдел правовой охраны результатов интеллектуальной деятельности

(72) Автор(ы):

Мартюшев Никита Владимирович (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВОК ИЗ СВИНЦОВИСТЫХ БРОНЗ

(57) Реферат:

Изобретение может быть использовано в литейном производстве при литье мелкогабаритных и среднегабаритных изделий из свинцовистых бронз. Литейную форму, изготовленную из графита, нагревают до температуры 850-950°С в муфельной печи. Литейную форму извлекают из печи, производят заливку расплава свинцовистой бронзы в форму и снова помещают форму в печь. Печь отключают и отливку охлаждают вместе с печью до комнатной температуры. Увеличение времени нахождения металла в расплавленном состоянии в форме приводит к более эффективному удалению газов из расплавленного металла, выравниванию структуры по сечению отливки, сфероидизации свинцовых включений, увеличению прочностных свойств отливок. 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для изготовления мелкогабаритных и среднегабаритных литых изделий на основе свинцовистых бронз.

Известен способ получения сферических включений свинца в структуре свинцовистых бронз за счет использования центробежного литья (Новиков А.В. и др. Основы центробежного литья. - М.: Наука и техника. - 1947, с.91-95). Расплав заливается в литейную форму, которой задается вращательное движение. При этом литейная форма, в которую заливается расплавленный металл, изготовлена из металла. Перед заливкой расплава форму подогревают до температуры 50°С. Способ позволяет получать отливки из свинцовистой бронзы с формой свинцовых включений, имеющих гладкую межфазную поверхность.

К недостаткам способа относится то, что получаемая морфология включений свинца значительно отличается от сферической. Это, в свою очередь, не позволит получить высокие прочностные свойства отливки.

Известен способ получения отливок из свинцовистых бронз (Мартюшев Н.В., Мельников А.Г., Егоров Ю.П. Способ получения отливок из свинцовистых бронз. Патент 2378405, опубл. 10.01.2010. Бюл. 11). Сущность изобретения заключается в следующем: нанесенный на поверхность литейной формы защитно-разделительный слой препятствует непосредственному контакту расплавленного металла с металлической формой. Нагретая до температуры 280-320°С литейная форма обеспечит значительно менее интенсивный теплоотвод, поэтому залитый металл будет дольше находиться в расплавленном состоянии в литейной форме. В результате в структуре отливки формируются сферические включения свинца, отливка получает повышенные прочностные свойства.

К недостаткам способа относится необходимость использования дорогостоящих нанопорошков в составе покрытия. Кроме того, требуется введение еще одной операции по нагреву литейной формы и нанесению покрытия, что также приводит к увеличению затрат на изготовление отливок.

Известен способ получения структуры литых свинцовосодержащих медных сплавов (Мысик Р.К. Структура литых заготовок из свинцовых латуней и механические свойства прутков из этих сплавов // Изв. вузов. Цветная металлургия. - 1995. - 2. - с.35-38). Для повышения прочностных свойства отливок в отливку вводят специальные холодильники с помощью специальной вихреобразующей надставки.

К недостаткам данного способа относится узкая область применения. Способ применяется при литье свинцовосодержащих латуней. Недостатком является и усложнение технологии за счет использования специальной вихреобразующей надставки.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ получения равномерной структуры и повышения механических свойств бронз марок БрОС 10-10 и БрОЦС 5-5-5 путем повышения температуры нагрева формы до 600-800°С (Бараданьянц В.Г. Свойства отливок из медных сплавов, изготовленных по выплавляемым моделям // Литейное производство. - 1957. - 5. - С.10-12).

К недостаткам данного способа относится незначительное повышение механических свойств (предел прочности возрастает на 5-10%, твердость падает на 7-11%, относительное удлинение возрастает в 2-2,3 раза). Кроме того, способ применяется при литье в керамические и металлические литейные формы. Литье в металлические литейные формы, нагретые выше 500°С, приводит к высокому проценту бракованных отливок из-за их приваривания к металлу формы. Изготовление литейных форм из керамики является трудоемкой операцией и значительно повышает стоимость получаемых отливок.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение механических свойств свинцовистых бронз формированием сферических включений свинца в отливке из свинцовистой бронзы.

Для достижения указанного технического результата осуществляют нагрев литейной формы, изготовленной из графита, до температуры 850-950°С. Нагрев производят в муфельной печи. В нагретую литейную форму заливают расплав и возвращают в нагретую печь. Охлаждение отливки производят вместе с печью.

Увеличение времени нахождения в расплавленном состоянии заливаемого металла в литейной форме дает длительное охлаждение вместе с нагретой печью.

Большее время нахождения в форме в расплавленном виде позволяет эффективнее удалить газы из расплавленного металла. Замедление скорости охлаждения приводит к выравниванию структуры по сечению отливки (небольшое отличие в величине зерна у поверхности отливки и в центральной зоне). При этом более длительный процесс кристаллизации сплава приводит к сфероидизации свинцовых включений (см. фиг.1). При разделении жидкой эмульсии свинца и меди на составляющие у свинцовых включений появляется время на образование капельной формы за счет больших сил поверхностного натяжения - 480 мН/м, чем у меди - 135 мН/м.

Округлая форма свинцовых включений служит меньшим концентратором напряжения в структуре сплава, обеспечивая более высокие механические свойства.

Предварительный подогрев литейной формы до температур ниже 800°С не позволит получить включения свинца сферической формы с гладкой межфазной поверхностью, в результате чего механические свойства отливки получатся ниже. В случае охлаждения отливки в литейной форме на воздухе времени на сфероидизацию свинцовых включений и выравнивание их межфазной поверхности будет недостаточно, что также отрицательно скажется на механических свойствах.

Пример 1.

Графитовую литейную форму нагревают в муфельной печи до температуры 900°С. Затем форму извлекают из печи и заливают бронзу из ряда свинцовистых бронз марки БрС30. Литейную форму с залитым металлом возвращают в нагретую печь. Печь отключают и охлаждают вместе с отливкой до комнатной температуры. Полученная структура обеспечивает увеличение ударной вязкости на 51%, предела прочности на 74% по сравнению с отливкой, полученной литьем в форму без применения предварительного нагрева и охлаждаемой на воздухе.

Формула изобретения

Способ изготовления отливок из свинцовистых бронз со сферическими включениями свинца, отличающийся тем, что литейную форму, изготовленную из графита, нагревают в муфельной печи до 850-950°С, в извлеченную из печи литейную форму заливают расплав свинцовистой бронзы, возвращают литейную форму в печь, отключают печь и осуществляют охлаждение отливки вместе с печью до комнатной температуры.

РИСУНКИ