close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY12260

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2009.08.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
B 23P 15/06
B 22D 15/00
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВКИ ПОРШНЕВОГО КОЛЬЦА
(21) Номер заявки: a 20061371
(22) 2006.12.29
(43) 2008.08.30
(71) Заявитель: Открытое акционерное
общество "Лидский литейно-механический завод" (BY)
(72) Авторы: Шкет Сергей Николаевич;
Шкет Александр Сергеевич; Трубицкий Роман Эдуардович; Мелешкевич Наталья Николаевна (BY)
BY 12260 C1 2009.08.30
BY (11) 12260
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Открытое акционерное общество "Лидский литейномеханический завод" (BY)
(56) BY 4741 C1, 2002.
RU 2003694 C1, 1993.
SU 1505741 A1, 1989.
SU 1694334 A1, 1991.
SU 1412926 A1, 1988.
СЛУЦКИЙ А.Г. и др. Литейное производство. - 2006. - № 3. - С. 10-11.
СЛУЦКИЙ А.Г. и др. Литье и металлургия. - 2006. - № 4. - С. 115-117.
(57)
1. Способ получения заготовки поршневого кольца, включающий плавку чугуна, заливку его в промежуточный ковш, введение модификатора, заливку расплава из промежуточного ковша в форму и получение цилиндрической отливки, отличающийся тем, что
перед заливкой в ковш расплав термостатируют на установке заливочной магнитодинамической при 1420-1450 °С, при заливке в ковш на струю расплава вводят 0,2-0,25 мас. %
модификатора ферросилиций с барием, в качестве формы используют кокиль, высота которого равна, по меньшей мере, пяти высотам поршневого кольца, причем на кокиль предварительно наносят облицовочный состав и спекают его от желтого до светло-коричневого
цвета.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют модификатор ферросилиций с
барием SB-5.
BY 12260 C1 2009.08.30
Изобретение относится к металлургии, в частности к изготовлению и конструированию цилиндрической заготовки, из чугунного сплава для получения поршневого кольца.
Широкий сортамент поршневых колец предопределил множество способов и конструкций заготовок, из которых кольца реализуются. Каждый из новых способов характеризуется
наиболее эффективным диапазоном изготавливаемых поршневых колец. Специфические
требования, предъявляемые к поршневым кольцам, определяют выбор производства заготовок для них.
Поршневые кольца используют для решения разнообразных технических проблем от
изготовления двигателей внутреннего сгорания до производства поршневых компрессоров и насосов и изготавливают их в соответствии со специальными требованиями, изложенными как в стандартах, так и в технических условиях, разработанных совместно с
потребителями поршневых колец с учетом условий их эксплуатации.
Производство заготовок для поршневых колец, вне зависимости от материала, сталь
или чугун, включает принципиально различные технологии, основные из которых: получение
горячекатаной бесшовной трубной заготовки или холоднокатаной разрезной трубной заготовки или литой трубной заготовки - маслоты с конечными размерами по диаметру и
толщине стенки.
Известен способ изготовления конструкции литой трубчатой заготовки из чугунного
сплава для получения поршневого кольца. Металлическая основа заготовки выполнена из
чугуна с шаровидным графитом, а отношение наружного диаметра заготовки к внутреннему диаметру заложено в интервале от 1,05 до 1,7 [1].
Трубчатую заготовку отливают центробежным литьем из чугуна с шаровидным графитом, содержащего по массе 2,5...3,2 % С углерода, 1,5...2,5 % Si кремния, 0,02...0,05 %
Mg магния, менее 0,01 % S серы, до 0,1 % Р фосфора, Fe - остальное. Отливают заготовку
с отношением наружного диаметра к внутреннему от 1,05 до 1,7, например диаметром 100
мм и толщиной стенки до 20 мм. Эту заготовку в газовой печи нагревают со скоростью не
более 70 °С/мин до температуры 830...950 °С и при этой температуре выдерживают в термостате в течение 1...5 ч. Затем в термостате замедленно охлаждают со скоростью
2...10 °С/мин до температуры 690...730 °С, после чего заготовку извлекают из термостата
и с произвольной скоростью охлаждают до цеховой температуры.
Пример.
Из чугуна с шаровидным графитом, содержащего по массе 2,9 % углерода, 1,5 %
кремния, модифицированного магнием, на машине центробежного литья горизонтального
типа отлита заготовка - пустотелая гильза с внешним диаметром 150 мм и толщиной стенки 20 мм. Отлитую гильзу длиной 3 м помещают в газовую печь и со скоростью 36 °С/мин
нагревают до температуры 890 °С. При температуре 890 °С заготовку выдерживают в печи в течение 3 ч.
Полученные таким образом бесшовные трубы из чугуна с шаровидным графитом не
имеют литейной пористости и несплошностей, обладают высокими механическими и антикоррозийными свойствами.
Достигаемая шероховатость поверхности отливки не менее Ra14, мкм требует дополнительных затрат на механическую обработку. Кроме того, получаемая структура чугуна
обладает низкими антифрикционными свойствами и низкой термостойкостью.
Известна технология изготовления конструкции заготовки для производства поршневых колец, включающая отливку из чугунного сплава цилиндрической трубы, металлургический объем корпуса которого образован зоной пластин перлита пластинчатого и
графита пластинчатого.
Способ получения заготовки для изготовления поршневого кольца включает плавку
чугуна, введение модификатора, размещение на шаговом конвейере поддонов со стрежнями, установку на них из двух полукокилей, заливку из разливочного ковша в кокильный
узел чугунного расплава и получение цилиндрической отливки [2].
2
BY 12260 C1 2009.08.30
Достигаемая шероховатость поверхности отливки не менее Ra14, мкм требует дополнительных затрат на механическую обработку. Кроме того, получаемая структура чугуна
обладает низкими антифрикционными свойствами и низкой термостойкостью.
В качестве прототипа принят способ получения заготовки для изготовления поршневого кольца, включает плавку чугуна, введение модификатора, заливку из разливочного
ковша в землю со стрежнями чугунного расплава и получение цилиндрической отливкизаготовки для изготовления из нее только одного поршневого кольца, при этом литье в
землю могут осуществлять по вертикальной схеме, предусматривающей отливку стопой
не более четырех-пяти заготовок [3].
Недостаток известной технологии заключается в неоднородности микроструктуры заготовок даже при разливке чугуна в землю с одной плавки. Это происходит в связи с тем,
что при разливке в землю с одной плавки для получения нескольких отливок в каждой
земляной опоке практически невозможно создать идентичные условия кристаллизации
всех отливок.
Неоднородность микроструктуры наследуется в разбросе механических и теплофизических свойств комплекта поршневых колец при работе их в ДВС. Следовательно, поршневые
кольца будут обладать различной величиной коэффициента теплового расширения, которое
влечет или преждевременным износом, или западением, или поломкой поршневого кольца.
В основу изобретения поставлена задача повышения качества поршневого кольца за
счет однородности микроструктуры, механических и теплофизических свойств чугунной
гильзовой заготовки-маслоты, полученной с одной плавки.
Поставленная задача достигается тем, что в способе получения заготовки поршневого
кольца, включающем плавку чугуна, заливку его в промежуточный ковш, введение модификатора, заливку расплава из промежуточного ковша в форму и получение цилиндрической отливки, согласно изобретению, перед заливкой в ковш расплав термостатируют на
установке заливочной магнитодинамической при 1420-1450 °С, при заливке в ковш на
струю расплава вводят 0,2...0,25 мас. % модификатора ферросилиций с барием, в качестве
формы используют кокиль, высота которого равна, по меньшей мере, пяти высотам поршневого кольца, причем на кокиль предварительно наносят облицовочный состав и спекают
его от желтого до светло-коричневого цвета.
Технологично, чтобы в качестве модификатора использовали ферросилиций с барием SB-5.
Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, проявляется в
возможности получения товарной продукции на различных технологических стадиях: выплавка и получение товарной трубы путем управления технологическим регламентом однородности микроструктуры чугунной гильзовой заготовки-маслоты для производства
поршневого кольца.
Для лучшего понимания изобретение поясняется чертежом, где фигура - общий вид,
получаемой по способу конструкции заготовки для поршневого кольца.
Способ поясняется на примере изготовления заготовки для получения поршневого
кольца, включающей цилиндрическую отливку из чугунного сплава, металлургический
объем корпуса 1 которой образован зоной пластин перлита пластинчатого и графита пластинчатого. Высота А корпуса 1 отливки выполнена с кратностью, по меньшей мере, равной
пяти высотам В поршневого кольца для повышения производительности и обеспечения
оптимизации физико-механических свойств поршневых колец одной плавки. Шероховатость поверхности отливки не ниже Ra12,5, что улучшает условия механической обработки заготовки. Внутреннее отверстие 2 корпуса 1 цилиндрической отливки выполнено с
конусностью 10,0'…1,0° для снижения термических напряжений по высоте гильзовой отливки-маслоты. Металлическая основа чугунного сплава - перлит пластинчатый с дисперсностью 0,3...0,5 мкм, а длина пластин графита находится в интервале 15...60 мкм и
обеспечивает оптимальное соотношение физико-механических свойств поршневого кольца, т.е. направлено на снижение коэффициентов трения и теплового расширения.
3
BY 12260 C1 2009.08.30
Способ предусматривает, чтобы в чугунном сплаве содержание перлита пластинчатого,
феррита и графита пластинчатого в объеме отливки находилось при следующем соотношении, объемн. %: перлит пластинчатый - 96,0...99,9; феррит - 0,1...5,0; графит пластинчатый - 2,9... 8,0.
Как показывают промышленные испытания, заинтервальные значения соотношения
объемн. % ингредиентов микроструктуры ниже нижнего предела приводят к снижению
коэффициента теплового расширения чугуна, а выше верхнего предела приводят к снижению
механических характеристик чугуна.
Заготовку изготавливают по следующей технологии.
Плавку чугуна проводят в индукционных тигельных печах ИЧТ-1/0,4-С2, ИЧТ-2,5/1-С4.
Ферросплавы и легирующие присадки размещают в расходной таре, предназначенной
только для этого материала, в местах, исключающих попадание на них влаги.
Все загружаемые в печь шихтовые материалы должны готовить сухими, при необходимости шихту перед загрузкой просушить газовой горелкой.
Завалка на жидкий металл сильно окисленного чугунного лома запрещена. Слив чугуна из печи производят только в хорошо прогретый промежуточный ковш.
Для плавки чугуна в индукционных тигельных печах ИЧТ-1/0, 4С2, ИЧТ-2,5/1-С4 необходимы шихтовые материалы на основе лома чугунного 17А-19А ГОСТ 2787, ферросплавов: ферромарганец ФМн 70-78, 2-4 кл. ГОСТ 4755; медь катодная МООк, МОку, МОк,
М1к, М1, М2, М3 ГОСТ 859, и легирующих присадок: медьсодержащая присадка ЛМП;
никель Н1-Н3 ГОСТ 849.
В качестве модификатора используют инокулянт SB5, ферросилиций с барием SB-5,
следующего состава, мас. %: барий(Ва) - 3, 5..4, 5; кремний(Si) - 65...70; железо (Fe) - остальное.
Не требующий измельчения и просева или ферросилиций с барием ФС65Ва4 ГОСТ1415.
Модификатор должен быть чистым, не окисленным. Кусковой лом должен быть очищен от пригара, формовочной смеси, не содержать посторонних примесей.
Ферросплавы должны быть размельчены до кусков размером 10-50 мм, при необходимости перед применением просушены газовой горелкой.
Плавку чугуна в индукционной печи ведут с остатком жидкого металла в тигле - "болотом". Масса "болота" должна составлять не менее 20 % массы номинальной садки металла в тигле печи.
Загрузку компонентов шихты в печь при наличии "болота" производят в следующей
последовательности: коксовая мелочь или карбюризатор (75-80 % расчетного количества),
чугунная стружка, лом чугунный, возврат собственного производства.
После полного расплавления всей шихты вводят в печь необходимое количество ферросплавов и остальную часть карбюризатора. Все ферросплавы вводят в расплав в дробленом виде.
Металл в печи перегревают до температуры 1450-1500 °С и выдерживают 5-10 мин
для очищения расплава от газов и окислов. Скачивают шлак в шлаковню, замеряют температуру металла. Затем печь выключают. Перед заливкой расплав термостатируют до
1420-1450 °С в установке заливочной магнитодинамической для гомогенизации и корректировки химического состава в соответствии с технологической инструкцией, в зависимости от увеличения или уменьшения содержания углерода, марганца, хрома, никеля, меди и
других. Уровень металла после расплавления всей шихты и снятия шлака не должен доходить до верха тигля на 150-200 мм для ИЧТ-1/0,4-С2, на 200-250 мм - для ИЧТ-2,5/1-С4.
Предварительно просушенные необходимые добавки после взвешивания вводят на
"зеркало" металла, доводят металл до температуры 1470-1500 °С.
Выпуск металла из печи производят в хорошо подготовленный и разогретый раздаточный ковш емкостью 1 т после удаления шлака и замера температуры металла.
Перед выпуском металла из печи (после остановки плавки) переходят на более высокую ступень трансформатора, перегревают металл и сливают плавку в раздаточный ковш.
4
BY 12260 C1 2009.08.30
Способ получения заготовки для изготовления поршневого кольца включает выпуск металла из печи и слив плавки в раздаточный ковш, заливку чугунного расплава в промежуточный ковш с одновременным вводом модификатора ферросилиция SBS на струю
расплава в количестве 0,2...0,25 % от массы жидкого металла в ковше для активации
модификатора и оптимизации состава расплава, заливку чугунного расплава из промежуточного ковша в трубчатый кокиль высотой, равной, по меньшей мере, пяти высотам
поршневого кольца, на который предварительно наносят облицовочный состав для создания однородного температурного поля при охлаждении отливки и качественного извлечения с получением заданной шероховатости поверхности отливки. Облицовочный состав
спекают от желтого до светло-коричневого цвета в течение 30...60 с. Режимы временного
интервала и цветовая гамма состава, характеризующие рабочие свойства состава без его
механических и термических разрушений при взаимодействии с расплавом, экспериментально выявлены.
Качество выплавляемого чугуна контролируют по химическому составу, температуре
жидкого металла, твердости от каждой плавки.
Химический состав чугуна по элементам Si, Mn, Cr, Ni, Cu, V, Ti, Mo проверяют спектральным анализом на установке МФС-8; по элементам С, Р, S - химическим методом.
В соответствии с вышеописанной технологией плавки был, например, получен чугун
следующего состава.
Марка
чугуна
С
Среднелегированный чугун 3,3для отли- 3,6
вок 7401002021
Si
Мn
Сr
Химический состав, %
Cu
Р
Ti
Ni
2,32,6
0,50,9
0,10,3
0,30,6
до
0,2
-
0,050,25
V
Mo
В
S
-
-
-
до
0,2
НВ
207255
После охлаждения чугунного расплава трубчатый кокиль раскрывают и извлекают
цилиндрические отливки, которые охлаждают до цеховой температуры в бункеренакопителе.
Таким образом, решается задача повышения качества поршневого кольца за счет однородности термостатированной микроструктуры, механических и теплофизических свойств
чугунной гильзовой заготовки-маслоты, полученной с одной плавки. Производительность
достигается за счет получения гильзы с однородной структурой, равной не менее пятидесяти высотам поршневого кольца
Заявленный объект по сравнению с базовым обеспечивает повышение производительности на 30-45 %. Качественно улучшаются культура производства и экология.
Промышленное освоение объекта промсобственности подготовлено на Лидском литейномеханическом заводе.
Источники информации:
1. Патент RU 2166389, МПК В 21В 3/02, С 22С 37/04, 2005.
2. Патент BY 5745, МПК B 22D 15/04, 2003.
3. Патент RU 2053093, МПК В 2Р 15/06, 1996.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
417 Кб
Теги
by12260, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа