Розроблення рекомендованої технології лиття мелючих куль

4. Розроблення рекомендованої технології лиття мелючих куль

Розроблено дві модифікації кокілів для лиття мелючих куль:

-кокіль першої модифікації дозволяє одночасно відливати кулі діаметром 100, 80, 60, 40 та 20мм з живленням "відливку через відливок", що забезпечує направлену кристалізацію;

-кокіль другої модифікації розроблено для куль невеликого діаметру (до 60мм), що забезпечує нормальне заповнення форми під дією відцентрових сил з раціональним використанням розмірів кокіля.

З використанням модуля ВВЛ та кокіля першої модифікації провели дослідження впливу вібрації та відцентрових сил на структуру та властивості литих куль з чавуну ИЧ280Х15Г4Т.

Встановлено, що зміни режиму роботи модуля ВВЛ практично не вплинули на кількісне співвідношення складових структури стопу, але значно вплинули на їх розміри та у деякий мірі на морфологію. Зі збільшенням частоти коливань та швидкості обертання кокіля зменьшується середній розмір зерна структури та часток карбідів. Цей факт, певно, пов’язаний зі збільшенням кількості центрів кристалізації, переохолодженням розплаву та з підвищенням однорідності стопу внаслідок його перемішування під дією вібрації.

Макроструктура куль у зломах щільна, чиста, за виключенням раковин усадочного характеру діаметром 12...15мм, що розміщуються поблизу живильника на відстані 9...20мм від поверхні кулі. У більшості випадків макроструктура темплетів куль однорідна, дрібнозерниста без видимих включень та тріщин.

Щільність матеріалу куль не залежить від режиму роботи модуля ВВЛ і становить 7,7062 г/мм³. Разом з цим, щільність відливків куль зі збільшенням частоти вібрації та швидкості обертання кокілю підвищується, а об’єм усадочної раковини зменшується (табл. 1). Це обумовлено підвищенням рідкотекучості, а також накладенням ефекту лиття під тиском за рахунок центрифугування при обертанні кокілю. Підвищення частоти коливань кокіля сприяє зниженню газонасиченості відливку та виведенню усадочних дефектів через ливникову систему у стояк. Результатом подрібнення структури чавуну та збільшення щільності відливку стало підвищення службових властивостей мелючих куль. Встановлено, що необхідна ударостійкість литих куль діаметром 80...100мм забезпечується, якщо сумарний об’єм усадочних дефектів не перевищує 1,20...1,25%, а об’єм концентрованої раковини - 0,40...0,45%. Основним результатом роботи стало значне підвищення ударостійкості куль (з 4 до 30 ударів) при збереженні високої твердості (HRC 58...60).

Таблиця 1 - Вплив режиму роботи модулю ВВЛ на щільність відливку мелючих куль з чавуну ИЧ280Х15Г4Т

В роботі не виявлено зв’язку ударостійкості куль від параметрів мікроструктури матеріалу. Певно, що на кулях із значним об’ємом усадочних дефектів їх вплив на ударостійкість більш значний, ніж вплив розмірів мікроструктури. Можливо, що на більш щільних кулях вплив розмірів зерна та карбідів на ударостійкість буде значнішим.

Розподіл твердості по перетину кулі не залежить від режиму роботи модуля ВВЛ, але зносостійкість матеріалу підвищується при збільшенні частоти коливань кокіля та швидкості обертання модуля. Виявлено зв’язок між втратою маси зразка при абразивному зносі з розміром параметрів структури. Вірогідно, що більш дрібнодисперсні та рівномірно розподілені карбіди міцніше утримуються металевою матрицею і у меншій мірі викришуються.

Дослідженнями встановлено, що високоякісні відливки чавунних куль забезпечує такий режим роботи модулю ВВЛ:

-амплітуда вібрації 0,5мм;

-частота вібрації 48Гц;

-частота обертання 500 об/хв;

-час обробки рідкого металу вібрацією та відцентровими силами 1,0...1,2хв;

-мінімальна температура рідкого металу при заливці 1360...1380⁰С.