Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2477195

(19)

RU

(11)

2477195

(13)

C2

(51) МПК B22D27/00 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 06.03.2013 - нет данных Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2011124654/02, 16.06.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

16.06.2011

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 16.06.2011

(45) Опубликовано: 10.03.2013

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: RU 2254207 С2, 10.12.2004. RU 2151213 С1, 20.06.2000. RU 2218442 С1, 10.12.2003. DE 3809315 А1, 05.10.1989.

Адрес для переписки:

603004, г.Нижний Новгород, пр. Ленина, 88, ОАО "ГАЗ", УИС

(72) Автор(ы):

Зиновьев Юрий Александрович (RU),

Колпаков Алексей Александрович (RU),

Куракин Сергей Александрович (RU),

Кривошеев Олег Семёнович (RU),

Селихов Вячеслав Анатольевич (RU),

Никитин Александр Владимирович (RU),

Большаков Александр Владимирович (RU),

Артёмова Ольга Борисовна (RU),

Юрченко Олег Борисович (RU),

Тимофеев Андрей Михайлович (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Открытое акционерное общество "ГАЗ" (ОАО "ГАЗ") (RU),

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева (НГТУ) (RU)

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТБЕЛЕННЫХ ИЗНОСОСТОЙКИХ ОТЛИВОК

(57) Реферат:

Изобретение относится к литейному производству. Способ включает изготовление форм, установку холодильников, перелив чугуна из печи в ковш, заливку форм чугуном и последующее охлаждение кристаллизующегося металла. При разливке в ковш вводят гипс в количестве 0,1-0,8% совместно с ферромарганцем, взятым в количестве 3,0%. Обеспечивается увеличение усвоения серы в ковше, увеличение твердости и глубины отбеленного слоя. 2 табл.

Изобретение относится к металлургии литейного производства, в частности к разработке способа получения отбеленной износостойкой отливки.

Известен «Способ получения отливок автомобильных распредвалов» [1]. Недостатком данного способа является недостаточная глубина отбела на носиках кулачков и наличие цементита в опорных шейках. Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является «Способ получения отбеленных износостойких отливок» [2].

Недостатком данного способа является низкая эффективность его применения при вводе гипса в печь.

Технической задачей данного изобретения является исключение ввода серосодержащих веществ в шихту печи, т.к. металл в печи является базовым в том числе и для получения высокопрочного чугуна (с низким содержанием серы до 0,02%) с шаровидным графитом.

Технический результат достигается совместным вводом гипса и ферромарганца в ковш.

Аналогов, содержащих отличительные признаки предлагаемого технического решения, не обнаружено.

На «ГАЗе», в условиях литейной цеха были проведены опытные сравнительные плавки получения распредвалов известным и предложенным способами. Чугун выплавляли в дуговой печи с кислой футеровкой. В качестве шихты использовали чушковые передельные чугуны, возврат чугуна СЧ21, отходы стали, ферросилиций, ферромарганец, феррохром и коксик.

Металл перегревали в печи до 1520°С, выливали в передаточный ковш, а из него - в 3 заливочных ковша. Заливка форм распредвалов велась при 1360-1420°С тремя вариантами: 1 вариант - с добавкой гипса в печь, 2 вариант - с добавкой гипса в ковш и 3 вариант - с добавкой гипса вместе с ферромарганцем в ковш.

В таблице 1 приведены химсоставы распредвалов с различным количеством введенных добавок гипса.

В таблице 2 приведены твердости кулачков, величины чистого отбела на кулачках, твердости опорных шеек и их микроструктура в зависимости от разного способа введенного в чугун гипса. Серосодержащее вещество - гипс попробовали ввести в ковш. Усвоение серы было небольшим (таблица 1, 230-470%) по сравнению с вводом в печь (400-800%). При совместном вводе в ковш гипса и ферромарганца усвоение серы увеличилось и стало 370-730%. В таблице 2 приведены механические свойства и структура - твердость и величина отбела кулачков выше у предлагаемого способа, чем у известного, что повышает износостойкость кулачков распредвала по новому способу. В структуре опорной шейки известного способа имеется цементит. В опорной шейке предлагаемого способа цементита и феррита нет. Структура стабильно-перлитная и твердость выше, что повышает и их износостойкость. Как видно из таблиц 1 и 2, совместный ввод гипса и ферромарганца в ковш дает максимальный положительный эффект: увеличение усвоения серы в ковше (варианты 2-5, таблица 1 предлагаемого способа), увеличение отбеленного слоя со стороны холодильников(варианты 2-5, таблица 2 предлагаемого способа) и исключение «отбела» в центральной части отливки распредвала.

Поскольку усвоение серы в известном способе, в ковше, ниже, чем в печи (как видно из таблицы 1), вариант ввода одного гипса в ковш в таблице 2 уже не рассматривается.

Ввод 0,08% гипса с ферромарганцем в ковш (вариант 1 предлагаемого способа) дает недостаточную величину отбела на носиках кулачков распредвала. Начиная с 0,1% до 0,8% гипса, введенного с 3% ферромарганца в ковш, получается стабильно нормированная величина отбела на носиках кулачков и полностью отсутствует цементит в опорных шейках (варианты 2-5).

Ввод 0,9% гипса с ферромарганцем в ковш является уже излишним, т.к. приводит к появлению цементита в опорных шейках и завышенной их твердости (вариант 6, таблица 2). Добавка ферромарганца меньше 3% (вариант 7 таблиц 1 и 2) уменьшает твердость отбеленного слоя кулачка и опорной шейки (по сравнению с вариантом 6). Увеличение ферромарганца свыше 3% (вариант 8 таблиц 1 и 2) увеличивает твердость опорной шейки с появлением цементита в ее структуре. Таким образом, ввод 0,1-0,8% гипса вместе с 3% ферромарганца в ковш дает самый оптимальный положительный эффект, увеличение твердости и глубины отбеленного слоя со стороны холодильника и исключение отбела в центральной части элементов отливки.

Таблица 1

Способ получения отливок

Вариант

Химанализ, %

Увеличение серы, %

Количество гипса, %

Совместно, в ковш: (гипс + FeMn 70), %

С

Si

Мn

Сr

Р

S

В печь

В ковш

исходный

3,81

1,75

1,02

0,32

0,075

0,012

-

-

-

-

Известный

1

3,80

1,76

1,03

0,31

0,075

0,02

170

0,08

-

-

2

3,81

1,79

1,02

0,30

0,074

0,022

180

0,1

-

-

3

3,78

1,76

1,03

0,30

0,074

0,052

430

0,4

-

-

4

3,76

1,78

1,02

0,29

0,073

0,072

600

0,6

-

-

5

3,74

1,80

1,04

0,29

0,072

0,096

800

0,8

-

-

6

3,72

1,87

1,05

0,28

0,068

0,102

900

0,9

-

-

1

3,80

1,78

1,02

0,32

0,075

0,015

125

-

0,08

-

2

3,81

1,79

1,03

0,31

0,074

0,019

150

-

0,1

-

3

3,79

1,79

1,02

0,30

0,074

0,028

230

-

0,4

-

4

3,78

1,80

1,02

0,29

0,073

0,042

350

-

0,6

-

5

3,77

1,81

1,01

0,28

0,073

0,056

470

-

0,8

-

6

3,76

1,89

1,00

0,28

0,072

0,070

580

-

0,9

-

Предлагаемый

исходный

3,82

1,77

0,30

0,32

0,074

0,013

-

-

-

-

1

3,81

1,78

1,21

0,33

0,073

0,018

150

-

-

0,08+3,0

2

3,80

1,79

1,18

0,32

0,074

0,021

175

-

-

0,1+3,0

3

3,79

1,80

1,17

0,29

0,073

0,044

370

-

-

0,4+3,0

4

3,78

1,81

1,18

0,28

0,072

0,066

550

-

-

0,6+3,0

5

3,78

1,83

1,19

0,28

0,073

0,088

730

-

-

0,8+3,0

6

3,77

1,81

1,20

0,28

0,074

0,100

800

-

-

0,9+3,0

7

3,78

1,78

1,03

0,28

0,073

0,061

542

-

-

0,6+2,8

8

3,77

1,82

1,42

0,29

0,074

0,068

561

-

-

0,6+3,2

Таблица 2

Способ получения отливок

Вари

ант

Твердость кулачков, HRC

Величина отбела на кулачках, мм

Твердость опорной шейки, НВ 5/750/10

Микроструктура опорной шейки

Известный способ

1

46

6,8

179

ПГф1,2-ПГд45-90-ПГр1,2-ПГ10-П85(Ф15)

2

49,7

7,8

190

ПГф1,2-ПГд45-90-ПГр1,2-ПГ10-П96(Ф4)

3

49

8,6

197

ПГф1,2-ПГд45-ПГр1-ПГ10-П96(Ф4)

4

52

8,9

217

ПГф1,2-ПГд45-ПГр1-ПГ10-П(Ф0)

5

53

9,2

229

ПГф1,2-ПГд45-ПГр1,2-ПГ10-П(Ф0)

6

58

11

260

ПГф1,2-ПГд45-ПГр1,2-ПГ10-П(Ф0)Ц6-Цп2000

Предлагаемый способ

1

47

7,0

187

ПГф1-ПГд45-ПГр1,2-ПГ10-П96(Ф4)

2

49

8,4

220

ПГф1-ПГд45-ПГр1-ПГ10-П(Ф0)

3

51

8,8

229

ПГф1,2-ПГд45-90-ПГр1-ПГ10-П(Ф0)

4

53

9,2

235

ПГф1-ПГд45-ПГр1-ПГ10-П(Ф0)

5

55

9,4

240

ПГф1-ПГд45-ПГр1-ПГ10-П(Ф0)

6

60

12

260

ПГф1-ПГд25-ПГр1,2-ПГ10-П(Ф0)Ц4-Цп2000

7

49

8,0

220

ПГф1-ПГд45-ПГр1-ПГ10-П96(Ф4)

8

58

9,8

260

ПГф1-ПГд25-ПГр1,2-ПГ10-П(Ф0)Ц2-Цп2000

Технические условия

49 HRC -3 мм

7,8 мм

190-255

Феррита до 8%, цементит не допускается

Формула изобретения

Способ получения отбеленных износостойких отливок, включающий изготовление форм, установку холодильников в формы, перелив чугуна из печи в ковш, заливку форм чугуном и последующее охлаждение кристаллизующегося металла, отличающийся тем, что в ковш с чугуном вводят гипс в количестве 0,1-0,8% совместно с ферромарганцем в количестве 3,0%.