Відпрацьовується новий спосіб виготовлення двошарових чавунних виливків, який полягає в виплавлянні базового сірого чавуну в одній електричній індукційній тигельній печі та розділені його при заливанні в ливниковій системі ливарної форми на два потоки з внутрішньоформовим модифікуванням одного з них карбідостабілізувальним реагентом, для одержання в частині виливка зносостійкого білого чавуну, а іншого сфероїдизувальним модифікатором, для формуванні в частині виливка в’язкого високоміцного чавуну з кулястим графітом ферито-перлітного класу.

Експериментальні виливки виготовлялися за наступними технологічними варіантами:

–     заливання базового розплаву сірого чавуну (СЧ) через загальний стояк та симетричні відносно нього горизонтальні канали ливниково-модифікувальної системи, до складу яких входять окремі реакційні камери одна з яких заповнена карбідостабілізувальним (КМ), а інша сфероїдизувальним модифікатором (СМ) (рис. 1, а);

– заливання базового розплаву сірого чавуну (СЧ) через загальну ярусну вертикальну ливниково-модифікувальну систему, в якій до складу обох ярусів входять окремі реакційні камери, заповнені сфероїдизувальним (СМ) і карбідостабілізувальним модифікатором (КМ) (рис. 1, б).

Рис. 1. Схеми технологічних варіантів виготовлення двошарових чавунних виливків за запропонованим способом

В експериментах, як карбідостабілізувальний модифікатор, використовували церієвий мішметал марки ФЦ50Ж3, сфероїдизувальний – сплав VL63M розміром часток 1,0…5,0 мм. Кількість модифікаторів, які завантажували до реакційних камер, складала 2,0% від маси розплаву, що оброблюється. Піщано-глинясті форми протягом (12 ± 2,0) с заливали розплавом чавуну з ручного ковша за температури (1450 ± 10) °С.

Перші лабораторні експерименти показали негативні результати. Замість очікуваних двошарових виливків одержували виливки, які кристалізувалися повністю з однорідного чавуну. Гідродинамічне перемішування різномодифікованих потоків чавунів при заливанні порожнини форми і подальший конвективно-дифузійний перерозподіл в рідко-твердому сплаві елементів-модифікаторів із однієї частини в іншу призводив до усереднення структури та властивостей чавуну по всьому об’ємі виливків.

Проблему запобігання гідродинамічного перемішування потоків чавунів та перерозподілу елементів вирішили встановленням за віссю симетрії порожнини ливарної форми розділової перегородки.

Як розділові перегородок використано прямокутні пластини із чавуну (рис. 2, а), міді (рис. 2, б), сталі з покриттям жовтого (рис. 2, в) та білого              (рис. 2, г) цинку, а також алюмінієвої фольги для конденсаторів (рис. 2, д).

Спрогнозували, що надійність і якість попередження взаємодії різномодифікованих чавунів у порожнині ливарної форми буде залежати від початкової товщини перегородки, температури рідкого чавуну, що заливається в форму та товщини перерізу стінки виливків.

Рис. 2. Загальний вигляд розділових перегородок

З метою визначення оптимальних цих параметрів провели експериментальні дослідження в ході яких у порожнину форми встановлювали перегородки з перелічених матеріалів товщиною від 1 до 10 мм, заливали рідким базовим чавуном із температурою (1300…1500) ± 10 °С з кроком 50 °С. При цьому виготовляли виливки із товщиною перерізу стінки від 5 до 25 мм.

Результатами багаточисельних досліджень підтверджено можливість реалізації запропонованого способу виготовлення двошарових чавунних виливків із застосування перегородок із перелічених матеріалів. Встановлені температурні режими при яких кожна з перегородок може запобігати змішуванню двох різномодифікованих розплавів чавунів у порожнині ливарної форми та забезпечувати формування якісних виливків в одній частині з зносостійкого білого та в іншій із в’язкого високоміцного чавунів із щільним їх з’єднанням.

Мікроструктурним аналізом визначено, що при контакті різномодифікованих розплавів чавунів із перегородками у виливках між її частинами утворюється перехідна зона, розмір якої пропорційно залежить від товщини перегородки, що залишається після заливання та кристалізації розплавів у ливарній формі.

Отримані експериментальні данні свідчать про перспективність застосування запропонованого способу  на промислових підприємствах при виготовленні дрібних двошарових та багатошарових виливків, що працюють в умовах зношування.