123345 (717168), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Використання дорогого нікелю для легування маловідповідальних деталей повинно підтверджуватися його значимістю та необхідністю. Виключення нікелю із складу зносостійкого хромистого чавуну знижує ударостійкість литих куль нижче критичного рівня (Nу15 ударів). За іншими параметрами стоп повністю відповідає встановленим критеріям. У зв’язку з цим виникла необхідність підвищення ударостійкості матеріалу за рахунок інших факторів. Найбільш перспективним у цьому плані виявилося модифікування стопу титаном.

Добавки титану у кількості до 0,3% приводять до подрібнення структури стопу за рахунок ефекту модифікування другого роду. Наслідком змін у структурі стопу є підвищення ударостійкості куль до необхідного рівня. Але при подальшому збільшенню вмісту титану у стопі має місце збільшення розміру зерна.

У результаті проведених досліджень для виробництва мелючих куль методом лиття запропоновано чавун марки ИЧ280Х15Г4Т, що містить, мас. доля, %: 2,7...2,9С; 13,0...15,0Cr; 3,5...4,0Mn; не більше 1,0Si; 0,1...0,3Ti.

Проведено оптимізацію режиму термічної обробки мелючих куль з розробленого стопу за температурами повітряного гартування та відпуску. Встановлено, що підвищення температури повітряного гартування веде до зниження твердості та підвищення ударостійкості куль за рахунок збільшення кількості залишкового аустеніту у структурі стопу. Температура відпуску впливає аналогічно з різким збільшенням зростання при температурі вище 650⁰С, що обумовлено переходом точки перетворення А₁ (750⁰С). Впливу термічної обробки на первинні карбіди не встановлено. Оптимальним режимом термічної обробки мелючих куль із стопу ИЧ280Х15Г4Т є повітряне гартування з 95020⁰С та наступним відпуском при 45020⁰С.

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

Режим роботи модулю ВВЛ			Діаметр кулі 40мм						Діаметр кулі 60мм							Діаметр кулі 80мм
Частота вібрації	Швидкість обертання	Щільність кулі,		Сумарний об’єм усадочних дефектів, V		Щільність кулі,		Сумарний об’єм усадочних дефектів, V		Щільність кулі,		Сумарний об’єм усадочних дефектів, V
Гц	об/хв.	г/см3		см3		%		г/см3		см3		%		г/см3			см3		%
0	500	7,623		0,35		1,09		7,583		1,82		1,6		7,693			7,22		2,85
17	125	7,628		0,32		1,01		7,604		1,52		1,33		7,601			6,78		2,64
17	500	7,663		0,16		0,52		7,658		0,74		0,64		7,593			4,93		1,53
34	125	7,656		0,2		0,65		7,65		0,83		0,72		7,564			5,47		2,16
34	500	7,676		0,12		0,38		7,673		0,48		0,42		7,624			3,42		1,34
48	125	7,679		0,11		0,36		7,677		0,43		0,38		7,618			3,35		1,52
48	500	7,685		0,09		0,28		7,668		0,56		0,5		7,695			3,06		1,22

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.

5. Результати виробництва мелючих куль з чавуну ИЧ280Х15Г4Т, що відливали на модулі ВВЛ за розробленою технологією

Мелючі кулі, що були відлиті згідно з вимогами заданої технології, відповідали ГОСТ 7524-89 по якості поверхні та розмірам. Поверхня куль була чиста, форма відливка відповідала формі кулі, зміщень по роз’єму форми не було. Вихід придатного литва становив 72...75%.

Макроструктура литих куль щільна, без видимих дефектів (пустот, тріщин), а також помітних лікваційних зон. У кулі діаметром 80мм на відстані 10...15мм від поверхні в місці прилягання ливника до відливка малась рихлість та компактна усадочна раковина неправильної форми площиною біля 20мм². У кулях меншого діаметру усадочні дефекти займали значно меншу площину.

Мікроструктура досліджених куль мала осередочну будову і представлена мартенситною матрицею та аустенітно-хромистокарбідною евтектикою з карбідами (Cr,Fe)₇C₃ у кількості 25...30%.

Службові властивості куль повністю відповідали розробленим критеріям: твердість поверхні становила HRC57...60, у центрі кулі - HRC50...54; ударостійкість - 25 ударів; магнітні властивості куль повністю задовольняли вимогам завантажувально-розвантажувальних робіт.

Порівняльні випробування стійкості у млині литих мелючих куль з чавуну ИЧ280Х15Г4Т та катаних із сталі 35Г показали відносне збільшення експлуатаційної стійкості чавунних куль у 3,2 рази. Крім того, використання більш твердих чавунних куль, в порівнянні зі сталевими, додатково дозволило зменшити витрати електроенергії при подрібненні у млині на 15% та підвищити ефективність процесу подрібнення руди.

Висновки

Аналіз світового досвіду показав, що у промислово розвинених країнах частка зносостійкого чавуну що більше як у три рази перевищує зносостійкість конструкційних сталей, у виробництві куль складає 30%, тоді як на Україні ця частка не перевищує 2% внаслідок дефіциту легуючих елементів (Ni, V, Mo, Cu та інш.) та відсутності оптимальної технології виробництва куль діаметром більше 60мм.

Розроблено граничні умови фізичних, механічних та експлуатаційних властивостей, що забезпечують високоефективну роботу млинів та стійкість чавунних куль:

-твердість поверхні кулі не менше як HRC 55;

-ударна в’язкість КС не менше 8 Дж/см²;

Характеристики

Список файлов реферата