Способ получения биметаллической отливки

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ОТЛИВКИ(71) Заявители Государственное научное учреждение Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси Республиканское унитарное предприятие Могилевский завод лифтового машиностроения(72) Авторы Марукович Евгений Игнатьевич Земцов Валерий Александрович Сазоненко Игорь Олегович Рябов Виктор Николаевич Тихонович Олег Андреевич Сотников Владимир Иванович(73) Патентообладатели Государственное научное учреждение Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси Республиканское унитарное предприятие Могилевский завод лифтового машиностроения(57) Способ получения биметаллической отливки, включающий установку наплавляемой детали на токоподводящий поддон в расположенный на нем кристаллизатор, наведение шлаковой ванны, наплавку расходуемым электродом, кристаллизацию и извлечение отливки, отличающийся тем, что предварительно кристаллизатор изолируют от токоподводящего поддона, а деталь перед наплавкой нагревают за счет подогрева наведенной шлаковой ванны до температуры ниже температуры плавления расходуемого электрода путем подачи напряжения между электродом и поддоном. Изобретение относится к области электрометаллургии и может быть использовано для изготовления биметаллических заготовок из пар черного и цветного, преимущественно на основе меди, сплавов, в частности, заготовок червячных колес, методом электрошлаковой наплавки. Известен способ получения биметаллических заготовок с центральным отверстием 1 для пар из черного и цветного, преимущественно на основе меди, сплавов, который включает заливку расплава на металлическую основу, выдержку расплава до затвердевания и охлаждение заготовки путем продувки в потоке охладителя через отверстие. Недостатком этого способа является низкое качество наплавляемого металла, обусловленное его контактом с кислородом воздуха при открытой разливке. Кроме того, для получения качественных отливок необходима предварительная подготовка металлической основы. Соединение металлов, полученное описанным способом, недостаточно надежно,что не позволяет применять его для получения заготовок, используемых, к примеру, в подъемных механизмах. 11032 1 2008.08.30 Известен способ получения биметаллических заготовок методом электрошлаковой наплавки, включающий установку наплавляемой детали на токоподводящий поддон в расположенный на нем кристаллизатор, наведение шлаковой ванны, наплавку расходуемым электродом, кристаллизацию и извлечение отливки 2. Наплавленный этим способом металл высокого качества и соединение металлов надежно, наплавляемая деталь не требует предварительной подготовки. При производстве биметаллических отливок, к примеру, бронзового венца на чугунную ступицу, описанным способом без предварительного подогрева наплавляемой детали необходимо увеличивать припуск на удаляемую часть биметаллической отливки с целью обеспечения качественного переходного слоя между чугуном и бронзой. Использование операции предварительного нагрева детали в специальном устройстве, ее перенос и установку в кристаллизатор усложняет способ и увеличивает время подготовки к наплавке. Недостатком данного способа является ухудшение процесса извлечения отливки из кристаллизатора вследствие ее приваривания к стенке кристаллизатора. Это обусловлено тем, что в процессе электрошлаковой наплавки при использовании неизолированного кристаллизатора от токоподводящего поддона возможен электрический пробой на стенку кристаллизатора. Задачей изобретения является упрощение способа получения биметаллических отливок и повышение их качества для пар из черного и цветного, преимущественно на основе меди, сплавов. Поставленная задача решается тем, что в способе получения биметаллических отливок, включающем установку наплавляемой детали на токоподводящий поддон в расположенный на нем кристаллизатор, наведение шлаковой ванны, наплавку расходуемым электродом, кристаллизацию и извлечение отливки, при этом предварительно кристаллизатор изолируют от токоподводящего поддона, а деталь перед наплавкой нагревают за счет подогрева наведенной шлаковой ванны до температуры ниже температуры плавления расходуемого электрода путем подачи напряжения между электродом и поддоном. Предварительный нагрев детали непосредственно в кристаллизаторе наведенной шлаковой ванной позволяет отказаться от использования специальных устройств для ее подогрева, переноса и установки нагретой детали в кристаллизаторе, что сокращает время подготовки к наплавке, упрощает способ получения биметаллических отливок по сравнению с прототипом. Изоляция кристаллизатора от токоподводящего поддона уменьшает токоотводящую площадь со стороны шлаковой ванны, что дает возможность глубже погружать электрод в нее, не вызывая при этом резкого подъема тока, проходящего через ванну. При этом электрошлаковый процесс протекает более стабильно и поток энергии направлен, в основном,на наплавляемую поверхность, а это положительно сказывается на качестве получаемых изделий. Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. В качестве изготавливаемой отливки взята заготовка червячного колеса для редуктора лебедки лифта. Для получения этой заготовки ступицу из серого чугуна диаметром 205 мм, высотой 50 мм помещали на токоподводящий поддон с установленным на нем водоохлаждаемым кристаллизатором. Кристаллизатор изолировали от токоподводящего поддона, что обеспечивало более глубокое погружение электрода в расплав флюса. Центрировали ступицу относительно кристаллизатора при помощи центрирующего стержня. На центрирующий стержень устанавливали технологическую надставку. Сверху в пространство между кристаллизатором и ступицей подводили расходуемый электрод кольцевого сечения из бронзы ОФ 10-1, наружный диаметр 260 мм, толщина стенки 15 мм, длина 200 мм. Из флюсоплавильной печи переливали в плавильное пространство литейной формы расплав флюса при температуре 300 С в количестве 3,5 кг. Подавали напряжение между электродом и токоподводящим поддоном. В течение 1 мин ток нагрузки равнялся 1000 А, что 2 11032 1 2008.08.30 обеспечивало предварительный подогрев ступицы. По истечении минуты ток нагрузки поднимали до 5000 А, что обеспечивало начало плавления электрода. Плавку продолжали 5 мин, в течение которых ток снижался каждые две минуты на 500 А. После достижения шлаковой ванной заданного уровня - приблизительно 100 мм (40 мм шлаковая ванна и 60 мм металлическая ванна), ток нагрузки отключали и выводили огарок электрода из плавильного пространства. После того, как шлаковая ванна закристаллизовалась, то есть по истечении 5 мин, заготовку извлекали из кристаллизатора. Таким образом получали биметаллическую отливку с высоким качеством наплавленного металла и надежным соединением сплавов венца и ступицы. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3