Способ получения пористых отливок

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при получении пористых отливок. Наполнитель фракции 0,64-0,32 мм нагревают в печи и засыпают в нагретый кокиль, донная часть которого соединена с источником вакуума. Поверх этого слоя наполнителя засыпают мелкодисперсный наполнитель фракции 0,32-0,16 мм. Размер фракции мелкодисперсного наполнителя составляет 0,4-0,5 от размера фракции наполнителя. На поверхность наполнителя заливают расплав. В условиях вакуума осуществляется пропитка наполнителя расплавом. После затвердевания отливки механической обработкой удаляют участок, заполненный мелкодисперсным наполнителем. Остальной наполнитель удаляют растворением в воде. Обеспечивается равномерное распределение пор в отливке.

 

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при получении пористых отливок.

Технология получения пористых отливок предусматривает заливку расплава в засыпку предварительно подогретого наполнителя под внешним давлением [Патент Японии №60-184651, кл. С 22 С 1/08, 1985]. В условиях высокого угла смачивания расплавом наполнителя для пропитки необходимо приложить внешнее давление, что обеспечивается в основном вакуумированием засыпки. Расплав начинает движение в капиллярных зазорах наполнителя при совсем незначительном разрежении. Давление газа при вакуумировании в засыпке быстро падает и расплав захватывает воздух под различным давлением, что приводит к разноплотности пористых отливок.

Изотропность является необходимым эксплуатационным свойством пористого литья. Участки отливки, не отвечающие принятым потребителем критериям изотропности, в процессе механической обработки удаляются. Поэтому одной из основных проблем при получении пористых отливок является снижение разноплотности. В частности, предлагается регулировать размер пор размером частиц порообразующего наполнителя и степенью их уплотнения [Патент России №2200074 С1, кл. В 22 D 25/00, 2001]. Этот способ позволяет получить пористые отливки с разноплотностью, не превышающей 2%.

Равномерного распределения пор можно добиться, используя уплотнение наполнителя вибрацией [Патент России №2200074 С1, кл. В 22 D 25/00, 2001]. Этот способ имеет существенные недостатки. При уплотнении наполнителя пропадает возможность регулирования минимального размера пор давлением вакуумирования [Е.Л.Фурман, А.Б.Финкельштейн, А.Н.Злыгостев. Определение давления газа на фронте движения расплава. // Расплавы. 1998. №2. С.36-40]. Также требуется применение оборудования для уплотнения вибрацией (вибростол).

Поэтому в качестве прототипа выбран Патент Японии №60-184651, кл. С 22 С 1/08, 1985. Однако технология, предложенная в прототипе, дает разноплотность не менее 5%, в результате значительная часть заготовки в процессе механической обработки удаляется.

Предлагаемое техническое решение позволяет осуществлять пропитку вакуумным всасыванием без уплотнения наполнителя, причем разноплотность пористой отливки не превысит 2%.

Предлагаемый способ получения пористых отливок, включающий пропитку вакуумным всасыванием предварительно подогретого наполнителя расплавом в литейной форме с последующей экстракцией наполнителя, отличается от прототипа тем, что поверх слоя наполнителя насыпают слой мелкодисперсного наполнителя. Размер частиц мелкодисперсного наполнителя должен быть как можно меньше для создания большего сопротивления течению расплава, но не менее капиллярных зазоров наполнителя для предотвращения вымывания расплавом в наполнитель. По модели Козени для свободной засыпки величина капиллярных зазоров составляет (-1) от фракции наполнителя, т.е. примерно 0,41. Следовательно, рекомендуемый размер фракции мелкодисперсного наполнителя 0,4-0,5 от наполнителя. Расплав заливается на поверхность мелкодисперсного наполнителя. При вакуумировании засыпки пропитка начинается тогда, когда давление на границе мелкодисперсный наполнитель-расплав достигнет капиллярного, т.е. существенно превысит капиллярное давление для наполнителя. Во время течения расплава при большем сопротивлении в мелкодисперсном наполнителе давление в наполнителе стабилизируется на уровне давления вакуум-ресивера. Благодаря стабильности давления в засыпке при пропитке разноплотность не превысит 2%. После затвердевания отливки в процессе механической обработки участок, заполненный мелкодисперсным наполнителем, удаляется.

Пористую отливку получают следующим образом.

В качестве наполнителя для получения пористой отливки используется NaCl. Наполнитель засыпают в 2 поддона, мелкодисперсный отдельно. Размер фракции наполнителя составляет 0,64-0,32 мм, мелкодисперсного наполнителя 0,32-0,16 мм. Поддоны устанавливают в камерную печь, где нагревают до температуры 450°С. После перемешивания наполнителя температуру в печи доводят до 620°С.

Также в камерной печи прогревают кокиль до температуры 450°С. Донная часть кокиля соединена с вакуум-ресивером через вентиляционные каналы и вакуум-камеру. Затем нагретый наполнитель засыпают в кокиль цилиндрической формы послойно. Сначала в форму засыпается наполнитель, высота слоя которого соответствует чистовой высоте отливки. Поверх засыпается мелкодисперсный наполнитель слоем высотой 11-15 мм.

На поверхность наполнителя заливается алюминиевый сплав, содержащий 7% кремния, при температуре 750°С. Затем открывают газовый кран, соединяющий вакуум-камеру и вакуум-ресивер. Благодаря возникшему в капиллярных зазорах разрежению расплав заполняет форму с наполнителем. После затвердевания отливки осуществляют механическую обработку, удаляя прибыль, участок отливки, содержащий мелкодисперсный наполнитель и литейные уклоны. Затем наполнитель удаляется растворением в воде.

Контроль разноплотности проводился разрезанием отливки на равные части с последующим взвешиванием. В результате не выявлено случаев разноплотности более 2%.

Данным способом изготавливаются пористые отливки в ЗАО “НПО Спецсплавов” с 2001 г.

Способ получения пористых отливок, включающий предварительный нагрев наполнителя, пропитку его расплавом в литейной форме вакуумным всасыванием, отличающийся тем, что перед пропиткой поверх слоя наполнителя наносят слой мелкодисперсного наполнителя с размером фракции, составляющей 0,4-0,5 от размера фракции наполнителя.