CC BY
15
ЛГГГТгГН*
- 2 (38). 2006
/83
ИТЕИНОЕ1 ПРОИЗВОДСТВО
The peculiarities of production of massive wear-resisting castings and profile slugs for the details of important assignment are studied. It is offered to use economdoped antifriction cast irons and the ways of casting with intensive heat-exchange for creation of such castings.
М.А. САЙКОВ, В. С. ГРИЩЕНКО, РУП «Гомельский литейный завод «Центролит», В. М. КАРПЕНКО, М. И. КАРПЕНКО, ГГТУим. ПО. Сухого
УДК 621.74:669.131.7
ПРОИЗВОДСТВО МАССИВНЫХ ПРОФИЛЬНЫХ
ЗАГОТОВОК и износостойких отливок для
ДЕТАЛЕЙ ОТВЕТСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Разработка, промышленное производство и применение экономнолегированных конструкционных чугунов с высокими параметрами специальных свойств, в частности износостойкости и гидроплотности, необходимы для изготовления многих литых деталей ответственного и особо ответственного назначения, используемых при производстве уникальных металлорежущих станков, карбюраторных и дизельных двигателей, пневмо- и гидроаппаратуры, мельниц, кузнечно-прессового и другого оборудования.
Для изготовления ответственных машиностроительных заготовок получили распространение не только способы литья в разовые формы из ПСС, ХТС, ЖСС и др., но и более экономичные специальные способы литья с интенсивным теплообменом (ССЛИТ), основанные на непрерывных процессах формирования ответственных отливок в интенсивно охлаждаемых постоянных металлических формах, горизонтальных и вертикальных катализаторах. В производственных условиях они получили более широкое применение и хорошо зарекомендовали себя при изготовлении массивных отливок с Лпр>30 мм, в то время как из-за повышенного отбела на тонкостенном литье они используются меньше.
Известно [1, 2], что относительно экономно-легированными конструкционными чугунами для получения ответственных литых деталей, работающих в условиях интенсивного трения и износа, являются антифрикционные чугуны (ГОСТ 158585) с повышенным содержанием фосфора и низколегированные износостойкие чугуны марок ЧНХТ, ЧН2Х, ЧХЗТ, ЧНХМД и ЧНМШ (ГОСТ 7769-82). Для способов литья с интенсивным теплообменом из этих износостойких сплавов больше подходят чугуны марок АЧВ-1, АЧВ-2,
АЧС-3 и ЧНМШ. Другие износостойкие чугуны с высоким содержанием карбидообразующих элементов, особенно хрома при его концентрации более 0,6%, вызывают отбел при интенсивном охлаждении.
Многообразием теплового взаимодействия при кристаллизации и затвердевании отливок обладает технологический процесс непрерывного горизонтального литья с интенсивным теплообменом (НГЛИТ-процесс), осуществляемый с использованием водоохлаждаемых катализаторов [3]. Этот процесс отличается возможностью получения литых заготовок с мелкозернистой структурой без неметаллических включений с повышенными характеристиками гидроплотности, износостойкости и низким коэффициентом трения. На РУП «Гомельский литейный завод «Центролит»», используя НГЛИТ-процесс, освоено производство как тонкостенных машиностроительных заготовок и профильной арматуры, так и массивных фасонных толстостенных отливок (картер моста, детали станков, двигателей и гидроаппаратуры) и профильных заготовок Лпр=30—200 мм.
В табл. 1 приведены режимы и металлургические параметры процесса непрерывного горизонтального литья с интенсивным теплообменом (НГЛИТ-процесс), разработанные в производственных условиях РУП «Гомельский литейный завод «Центролит»» на установке мод. А-127 и обеспечивающие высокие характеристики износостойкости, ростоустойчивости, прирабатываемос-ти и гидроплотности износостойких отливок Дпр=30-200 мм.
Производственные испытания износостойкого высокопрочного ЧШГ с содержанием 3,2—3,3 %С; 2,2 %Б1; 0,3-0,4 %Мп; 0,53 %Си; 0,67 %№; 0,07 %1Ч; 0,05 %Т1; 0,15 %У; 0,05 %Сг; 0,67
М/штггп г: п^(тг^гггггг:п
/ 2 (38). 2006 -
%Мо; 0,08 %Се и остальное — железо показали, 19 Дж/см2) и микротвердости (по сечению про-что он имеет высокие значения прочности фильных заготовок: в центре — 2850—2970 МПа, (ов=249—287 МПа), ударной вязкости (КСи=14— в поверхностном слое — 3180—3420 МПа).
Таблица 1. Режимы и металлургические параметры процесса непрерывного литья износостойких
отливок
Толщина отливки Rnp, мм Температура, °С Режим вытягивания отливки Скорость литья, мм/мин
чугуна в металлоприемнике отливки на выходе из кристаллизатора шаг, мм время остановки, с скорость движения отливки, мм/с
30-60 1220-1280 920-960 35-60 4-18 9-18 180-250
60-90 1200-1260 930-980 30-55 5-20 8-16 150-220
90-150 1190-1250 940-990 25-45 10-24 6-12 120-180
150-220 1180-1220 960-1000 20-35 12-30 3-8 90-150
Для повышения эффективности литейного производства, надежности и долговечности работы литых заготовок большое значение имеет внедрение и других специальных способов литья с интенсивным теплообменом (ССЛИТ). К таким способам относятся кокильное литье с интенсивным теплообменом (КЛИТ) и центробежное литье с интенсивным теплообменом (ЦЛИТ). Эти способы уже длительное время широко используются и выполняются соответственно в интенсивно охлаждаемых специальных кокилях и окрашенных изложницах [2, 3].
В работе продолжены исследования [4] в производственных условиях литья массивных отливок и профильных заготовок из антифрикционных фосфористых чугунов. Отливки получали из износостойких чугунов АЧС-3, АЧВ-1 и ИЧГ-ЗЗМ с 0,3-0,45%Р (ТУ 37.105.50626-76) с использованием способов литья в литейные формы из ПСС, отверждаемых феррохромовым шлаком, КЛИТ- и НГЛИТ-процессами в водоохлаждае-мые кристаллизаторы. Для легирования чугунов использовали и другие элементы, которые оговорены ГОСТ на антифрикционные чугуны.
Структуру по ГОСТ 3443-87 и свойства сплавов в износостойких отливках оценивали в зависимости от влияния таких металлургических факторов, как металлургический состав по основным
(С, 81, Мп, Р) и легирующим (№, Сг, V, В, Мо, Си) элементам, параметры металлургического процесса плавки и внепечной обработки, скорости затвердевания расплава и охлаждение отливок. Класс точности отливок (КТ) определяли в соответствии с требованиями ГОСТ 26645-85.
Микроструктуру определяли на модернизированном микроскопе МИМ-7 с телекамерой и выводом изображения на монитор компьютера. В табл. 2 приведены характеристики микроструктуры и физико-механических свойств антифрикционных чугунов при использовании в производственных условиях ряда способов литья. При использовании оптимальных металлургических параметров и технологических режимов они позволяют получать литые заготовки из АЧС и ЧШГ с высокими характеристиками плотности, гидроплотности, износостойкости и механических свойств. Износостойкость определяли при ударно-абразивном изнашивании по ГОСТ 23.207-79.
Исследования показали, что химический состав и интенсивность теплообмена в литейных формах являются основными факторами, контролирующими структуру металлической основы, форму графита и физико-механические свойства чугуна в отливках, а также влияющими на восприимчивость к термической обработке.
Таблица 2. Физико-механические свойства отливок из фосфористых экономнолегированных
чугунов
Марка чугуна и способ литья Класс точности отливок (КТ) Диапазон по массе, кг, и /?пр, ММ Легирующие компоненты, мас.% Микроструктура чугуна в отливках Плотность р, г/см3 Механические свойства
Си Р другие элементы ов, МПа нв Средний износ, мг/гс
АЧВ-1, НГЛИТ-процесс КТ7-8 160-800; 25-220 0,5 од 0,05 Мё; 0,8 Мп ПД0,3;ПД0,5; П96(Ф4); ШГр1; ШГ10; ШГф13; ШГд25 7,2-7,35 550-680 241-260 235-270
ИЧГ-ЗЗМ, литье в формы из ПСС КТ9-10 80-860; 2590 0,9 0,4 0,6 Мп; 0,6 Сг; 0,4 N1; 0,1 Л; 0,1 V ПД1,0-ПД1,4; ПГ6; П45(Ф55); ПГф2; ПГд90-ПГд180; ФЭ4; ФЭрЗ 6,9-7,1 300-380 231-255 312-387
АЧС-3, КЛИТ-процесс КТ7-8 12-36; 20-35 0,3 0,17 0,5 Мп; 0,06 Сг; 0,2 №; 0,04 Т1 ПД0,5;ПД1,0; П85(Ф15); ПГд45- ПГд90; ФЭр1; ФЭр2; ФЭЗ; ФЭ4 7,12-7,3 320-360 179-190 247-285
Для получения высококачественных отливок из высокопрочного ЧШГ и АЧС-3 с перлитной металлической основой способами литья с интенсивным теплообменом содержание фосфора и карбидообразующих элементов не должно превышать значений, приведенных в табл. 2. Основное влияние на получение свободных от карбидов структур после литья оказывают углерод и кремний, а также содержание карбидообразующих элементов (Сг, V, В, Мо, Тл и Мп).
пГГТТгГ?г ГГ.ФШЛРПГК /ОБ
- 2 (38), 2006/ U U
Литература
1. Конструкционные материалы: Справ. М.: Машиностроение, 1990.
2. Карпенко М.И., Мельников А.П. Металлы, сплавы и композиции. Мн.: НИ РУП «Бел автотракторостроение», 2004.
3. Специальные способы литья: Справ. М.: Машиностроение, 1981.
4. Сайков М.А., Сериков К.В., Маруко-вич Е.И., Карпенко В.М. Структура и свойства высокофосфористых чугунов и чугунов с шаровидным графитом // Литье и металлургия. 2005. №3 (35). С. 47-50.
