Введение к работе
Актуальность темы. Биметаллические литые детали из композиции черный сплав - сплав на медной основе получили широкое распространение для подшипников скольжения и червячных колес.
На основе многочисленных исследований в области би-металлизации опубликованы технические решения, направленые на улучшение качества формирующихся отливок и повышение их служебных характеристик. Большое внимание уделяется технологическим параметрам биметаллизации, выявлению качественного соединения металлов в процессе получения сложноре.чьеф-ных литых деталей. Основные параметры технологического цикла биметаллизации зависят от многочисленных факторов: состава металла, температуры, скорости диффузии и т.д..
В настоящее время проблеме формирования качественных биметаллических отливок уделяют все большее внимание. Разрабатывается и уточняется теория процесса взаимодействия металлов в широком диапазоне температур при формировании слоя бронзы на твердой основе из недифицитных чугунов. Малоизученными аспектами биметаллизации в настоящее время являются сложные физико-химические процессы, протекающие при литье биметаллов. Однако применяемые технологические процессы (литье в кокиль, центробежная металлизация с нагревом ТВЧ и наплавка) характеризуются сравнительно низким коэффициентом использования бронзы (КИБ), равным 0,35, и весьма трудоемки. В ряде случаев не обеспечивается достаточная прочность сцепления металлов. Для придания точной конфигурации биметаллической заготовке требуется большой объем механической обработки.
В этой связи представляет научно-практический интерес разработка новых технологических процессов биметаллизации, обеспечивающих улучшение качества биметаллических литых деталей.
В последнее время получают развитие специальные литейные процессы формирования биметаллических отливок, а также процессы, сочетающие электролитическое осаждение с литейной технологией.
Поэтому одним из перспективных путей улучшения качественных характеристик и повышения срока службы биметаллических отливок сложнорельефшзй конфигурации зубчатых колес, разнообраз-
ных втулок, шнеков, винтообразных элементов является разработка экономичной технологии получения таких отливок с дифференцированными физико-механическими свойствами в шликер-шх керамических формах.
Целью настоящей диссертации является повышение качества сложных биметаллических отливок путем разработки и внедрения новых технологических процессов, включающих применение вкономичних керамизированных литейных форм, а также современных средств воздействия на жидкий, кристаллизующийся и затвердевший металл.
Анализ существующих технологических решений в области эксплуатации ^биметаллических деталей, обобщение научно-теоретических положений при решении проблемы формирования высококачественных биметаллических изделий позволили сформулировать следующие задачи исследования: '
разработка технологии на основе шликерного метода, обеспечивающей высокую геометрическую точность гладких и рельефных отливок;
исследование свойств шликерных суспензий; определение факторов, влияющих на технологические характеристики шликерных керамических стержней;
нахождение оптимальных условий нанесения тонких бронзовых покрытий на основу из черных сплавов и повышения их плотности;
нахождение оптимальных условий покрытия шликерных форм порошками или фольгой с последующей заливкой;
определение размерной точности биметаллических отливок и качества их поверхности;
определение эксплуатационных характеристик тонких бронзовых покрытий, формирующих рельефные поверхности;
Научная новизна. Предложен механизм формирования сложно-рельефных биметаллических отливок в период контакта с беспористой шликерной керамикой.
Изучен процесс образования переходных структур при заливке черными сплавами сплошной или диспергированной бронзы.
Выявлены условия получения прочных, плотных электролитических покрытий на отливках из черных сплавов.
Практическая значимость работы. Разработана технология изготоьления биметаллических отливок электролитическим покры-
тием чугунной либо стальной основы бронзой с последующим оплавлением слоя покрытия во флюсе.
Предложен состав электролита для бронзового покрытия черных сплавов.
Разработана технология изготовления биметаллических отливок заливкой черных сплавов в шликерную форму, покрытую слоем бронзового порошка или фольгой.
Построена номограмма для определения оптимального соотношения геометрических параметров биметаллической отливки.
Построена номограмма для определения оптимальной толщины слоя керамики в керамизированных шликером песчаных формах.
Автор защищает. Способ повышения геометрической точности рельефных отливок путем применения шликерных керамичес-. ких форм.
Результаты комплексных исследований процессов, происходящих, при контакте черного сплава с шликерной керамикой, а также с керамикой, облицованной слоем бронзовой фольги или порошка.
Параметры технологического процесса получения биметаллически?: деталей "отливка - электролитическое покрытие".
Параметры технологического процесса получения биметаллических деталей "вставка из фольги - отливка" и "вставка из порошка - отливка".
Оригинальные методики исследований.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на республиканских конференциях "Пути повышения экономичности и качества отливок" (г.Одесса, 1990 г., 1991 г.), на семинарах "Молодые исследователи" (г.Одесса, 1990 г., г.Москва, 1991 г.), на научно-практической конференции, посвященной 40-летию НПО "НИИСЛ" (г.Одесса, 1991 г.). Опубликованы 3 статьи и получено одно авторское свидетельство на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений, содержит 127 страниц машинописного текста, в том числе 27 иллюстраций и 19 таблиц.