ODPORNOŚĆ NA ZUŻYCIE STOPOWYCH KOMPOZYTÓW POWIERZCHNIOWYCH

Transkrypt

1 59/18 ARCHIWUM ODLEWNICTWA Rok 6, Rocznik 6, Nr 18 (1/2) ARCHIVES OF FOUNDRY Yer 6, Volume 6, N o 18 (1/2) PAN Ktowice PL ISSN ODPORNOŚĆ NA ZUŻYCIE STOPOWYCH KOMPOZYTÓW POWIERZCHNIOWYCH C. BARON 1, J. GAWROŃSKI 2 Zkłd Odlewnictw, Instytut Mteriłów Inżynierskich i Biomedycznych, Wydził Mechniczny Technologiczny, Politechnik Śląsk ul. Towrow 7, 44 Gliwice, Polsk STRESZCZENIE Celem przeprowdzonych dń yło określenie optymlnej odporności n zużycie orz twrdości stopowych kompozytów powierzchniowych. Bdni poległy n wykonniu serii odlewów ze stliw z powierzchniową stopową wrstwą kompozytową n zie żelzochromu. Porównno zużycie mteriłu zowego i kompozytu orz dokonno pomiru twrdości powierzchni próki jk i dn kolejnych wytrć. Key words: csting, composite, cst lloy lyer, the rsion wer resistnce 1. WSTĘP Odlewy stliwne nrżone są n prcę w rdzo trudnych wrunkch eksplotcyjnych, co wiąże się z dużymi wymgnimi pod względem wytrzymłości, twrdości, odporności n zużycie ścierne i jednoczesne uzysknie wysokich włsności plstycznych. Uzysknie tkich włsności w rmch jednego odlewu jest rdzo trudne lu wręcz niemożliwe. W Zkłdzie Odlewnictw prowdzone są dni dotyczące powstwni powierzchniowych wrstw kompozytowych n odlewch stliwnych. Bezpośrednio z formy możn otrzymć odlew, który ędzie się cechowł wysoką odpornością n zużycie powierzchni w ściśle określonym miejscu i jednocześnie wysoką plstycznością rdzeni. Przykłdowe struktury widoczne są n rysunkch nr 1. 1 mgr inż., czeslw.ron@polsl.pl 2 prof. zw. dr inż. jozef.gwronski@polsl.pl 375

2 Rys. 1. Grnic pomiędzy kompozytem stliwem, pow.x Fig. 1. The oundry etween composite nd steel Powyższy rysunek przedstwi grnicę pomiędzy kompozytem powstłym z przetopieni wkłdki kompozytującej z żelzochromu i mteriłem zowym, w tym przypdku jest to stliwo niskowęglowe. Włsności tkie możemy otrzymć wprowdzjąc do powierzchniowej wrstwy odlewu (formy) skłdniki stopowe np.: Cr, Mn, Mo, Ni w zprwie z dużą zwrtością węgl, które w procesie wypełnini wnęki formy dyfundują do odlewu, tworząc pożądne węgliki i kompozytową wrstwę stopową. Pozwoli to n znczne skrócenie czsu wykonni gotowego elementu orz pozwoli zoszczędzić mteriły i koszty dodtkowych opercji technologicznych tkich jk orók ciepln i chemiczn. Ay tki odlew wykonć nleży do wnęki formy, w miejsce gdzie m powstć kompozyt, umieścić wkłdkę kompozytującą wykonną z różnych gtunków żelzostopów. Wkłdk kompozytując powinn chrkteryzowć się odpowiednimi włściwościmi: odpowiednią zirnistością żelzostopu, temperturą topnieni niższą niż mteriłu zowego, niegzotwórczym spoiwem, ściśle określoną gruością. 2. CEL I ZAKRES BADAŃ Głównym celem dń yło określenie njwiększej odporności n zużycie powierzchniowej wrstwy stopowej. Bdni oejmowły wykonnie odlewów z powierzchniową wrstwą stopową, przygotownie próek do dń ścierlności i twrdości. Przeprowdzono dni przy różnych ociążenich, które wynosiły odpowiednio,,8,1[n] orz dni twrdości powierzchni próki jk i miejsc wytrci. 376

3 3. BADANIA ŚCIERALNOŚCI Próki poddno dniom n mszynie typu Skod-Svine zgodnie z normą PN- 67 M-46. Zużycie określno przy trciu ślizgowym grnicznym (półsuchym), które dokonuje się podczs ruchu orotowego przeciwpróki ślizgjącej się po unieruchomionej próce przy równoczesnym zwilżniu powierzchni płynem chłodzącym. Bdni przeprowdzono dl czterech wielkości ociążeń, y określić njwiększą odporność n zużycie kompozytu powierzchniowego. W trkcie dni mogą wystąpić nstępujące procesy zużyci: ściernie, wykrusznie, powierzchniowe odksztłcenie plstyczne orz szczepinie. Proces ścierni przeprowdzono n płskich prókch o nstępujących prmetrch: średnic przeciwpróki [mm], gruość przeciwpóki 2,5[mm], prędkość orotow [or/min], czs trwni pomiru 5[min], chłodziwo,5% roztwór K 2 CrO 4 (chromin potsu), ociążenie próki,,8,1[n]. Wyniki dń odporności n zużycie przedstwiono w teli 1. Tel 1. Odporność n zużycie ścierne Tle 1. The rsion wer resistnce [N] 8 1 Wskźnik odporności n zużycie R t [1/mm 3 ] Prók Pomir Średni 38,6 26,98 46,85 37,48 Stliwo 46,85 32,18 57,63 45,55 31, 32,18 33,31 32, Stliwo 19,76 17,7 12,99 16,61 17,7 12,99 8,99 13,2 Stliwo 8,99,11 11,43,18 1,98 1,19 1,26 1,48 Stliwo 2,46 2,13 1,98 2, [N] [N] 8 [N] 1 [N] Rys.2, Wskźnik odporności n zużycie dl wrstwy kompozytowej () i stliw () Fig.2, The coefficient of the rsion resistnce for the composite lyer () nd steel () [N] [N] 8 [N] 1[N] 377

4 7 6 Stliwo Stliwo c Stliwo 3 2,5 2 1,5 1, Rys.3,,c,d Wskźnik odporności n zużycie przy ociążenich,,8,1 [N] Fig.3,,c,d The coefficient of the rsion resistnce with the,,8,1 [N] lod 4. POMIARY TWARDOŚCI d Stliwo W związku z nieregulrną powierzchnią wytrci jk i wskźnikiem zużyci dokonno tkże pomirów twrdości powierzchni odlewu i kompozytu jk również dn wytrci. Pomir twrdości wykonno przy użyciu twrdościomierz ultrdźwiękowego. Wyniki pomirów przedstwi tel 2 i 3. Tel 2. Pomir twrdości przy ociążenich,,8 [N] Tle 2. The hrdness mesurement with the,,8 [N] lod Mterił Stliwo Miejsce pomiru [N] Twrdość HV [N] 8[N] Średni Wytrcie ,6 Powierzchni ,6 Wytrcie ,6 Powierzchni ,8 378

5 Tel 3. Pomir twrdości przy ociążenich 1 [N] Tle 3. The hrdness mesurement with the 1 [N] lod Mterił Twrdość HV Stliwo Miejsce pomiru Twrdość HV 1[N] Średni Wytrcie Powierzchni ,8 Wytrcie ,5 Powierzchni , Nr próy 8[N] [N] [N] Twrdość HV Nr próy Rys.4,. Twrdość n powierzchni kompozytu () orz w miejscu wytrci () Fig.4,. The hrdness on the composite lyer () nd in the plce of wer () 8[N] [N] [N] Twrdość HV [N] 8[N] 1 1 [N] [N] [N] [N] Nr próy Nr próy Rys.5,. Twrdość n powierzchni stliw () orz w miejscu wytrci () Fig.5,. The hrdness on the steel surfce () nd in the plce of wer () Twrdość HV Nr próy Powierzchni Wytrcie Twrdość HV Twrdość HV Nr próy Powierzchni Wytrcie Rys.6,. Twrdość kompozytu () orz stliw () n powierzchni orz w miejscu wytrci Fig.6,. The hrdness of the composite () nd steel () on the surfce nd in the plce of wipe 379

6 5. PODSUMOWANIE Z nlizy przeprowdzonych dń możemy stwierdzić, że uzyskn powierzchniow wrstw stopow m istotny wpływ n włsności mechniczne mteriłu (odlewu). Dzięki zstosowniu wkłdki kompozytującej z żelzochromu uzyskno zwiększoną odporność n zużycie jk i większą twrdość. Spdek odporności kompozytu n zużycie ścierne przy ociążeniu 1[N] jest wynikiem miżdżeni węglików. Dostją się one pomiędzy prókę i przeciwprókę i dziłją jk ścierniwo jednocześnie zwiększjąc twrdość wytrci w stosunku do powierzchni odlewu. Ntomist njwiększą odporność n zużycie ścierne uzyskno przy ociążeniu [N]. LITERATURA [1] J. Gwroński, J. Mrcinkowsk, J. Szjnr, M. Cholew, P. Wróel, Stopowe wrstwy kompozytowe n odlewch stliwnych. Krzepnięcie metli i stopów nr 24, 1995 [2] C. Bron, y powierzchniowe jko mteriły o zwiększonej wytrzymłości, III Sympozjum Doktornckie, 3-4 czerwc 4 Lulin [3] P. Wróel, Uszlchetninie powierzchni odlewów stliwnych kompozytową wrstwą stopową w procesie odlewni, Prc Doktorsk, Gliwice 4 [4] Norm PN-67 M-46 THE ABRASION RESISTANCE OF ALLOY SUPERFICIAL COMPOSITES SUMMARY The im of this work ws finding the optimum rsion resistnce nd the hrdness of the lloy superficil composite. A few steel cstings with lloy superficil composite lyer were mde. The wste of wer se mteril nd composite were compred. The hrdness mesurement of oth the surfce of the smple nd the ottom of next wers were conducted. Recenzowł: Prof. Jn Szjnr 38