Способ получения пористых отливок

Авторы патента:

B22D25 - Специальное литье, обуславливаемое специфической формой изделий или физическими свойствами материалов (B22D 15/02,B22D 17/16,B22D 19/00 имеют преимущество; отливка стереотипов B41D 3/00)

Владельцы патента RU 2299112:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ" (RU)

Изобретение относится к области литейного производства. В форму послойно засыпают предварительно подогретые наполнители, сначала основной, потом крупнодисперсный. Размер фракции крупнодисперсного наполнителя определяется по формуле d_ч<10σcosθ/ρgh, где ρ - плотность расплава, кг/м³; g - ускорение свободного падения, м/с²; h - высота зеркала расплава над слоем наполнителя, м; σ - поверхностное натяжение расплава, Н/м²; θ - угол смачивания наполнителя расплавом, град. Сумма толщин слоев наполнителей равна чистой высоте отливки. После заливки формы вакуумным всасыванием и затвердевания отливки наполнители удаляются. Нанесение дополнительного слоя крупнодисперсного наполнителя позволяет получить отливки без газовых раковин, сочетающих пористую и монолитную части.

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. С22С 1/08, 1985], выбранная в качестве прототипа. В условиях высокого угла смачивания расплавом наполнителя для пропитки необходимо приложить внешнее давление, что обеспечивается в основном вакуумированием засыпки. Неравномерность распределения давления по границе раздела расплав-наполнитель-воздух приводит к образованию локальных потоков расплава. В результате области повышенного давления оказываются со всех сторон окруженными расплавом - возникают газовые раковины, которые являются недопустимым дефектом.

Часть отливки, содержащая газовые раковины, удаляется, что снижает коэффициент использования металла и не позволяет реализовать одно из важнейших преимуществ пористого литья, необходимое для использования отливок в качестве глушителей шума пневмооборудования, - сочетание в одном изделии пористой и монолитной части.

Задачей изобретения является получение пористых отливок, свободных от газовых раковин, сочетающих пористую и монолитную часть, без удаления части отливки.

Указанная задача решается тем, что в известном способе получения пористых отливок, включающем пропитку вакуумным всасыванием предварительно подогретого наполнителя расплавом в литейной форме с последующей экстракцией наполнителя, поверх слоя наполнителя наносят слой предварительно подогретого крупнодисперсного наполнителя с размером фракции, определяемым по формуле:

, где

ρ - плотность расплава, кг/м³;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

h - высота зеркала расплава над слоем наполнителя, м;

σ - поверхностное натяжение расплава, Н/м²;

θ - угол смачивания наполнителя расплавом, град.

Слой крупнодисперсного наполнителя за счет меньшего сопротивления газовому потоку позволяет стабилизировать давление на границе с расплавом. Размер частиц крупнодисперсного наполнителя должен быть как можно больше для создания меньшего сопротивления вакуумированию, но не должен приводить к самопроизвольной пропитке под действием собственного гидростатического давления расплава:

, где

ρ - плотность расплава, кг/м³;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

h - высота зеркала расплава над слоем наполнителя, м;

σ - поверхностное натяжение расплава, Н/м²;

θ - угол смачивания наполнителя расплавом, град;

r - гидравлический радиус капилляра, м.

По модели Козени засыпка рассматривается как система круглых гладких шаров - фиктивный грунт. При свободной засыпке укладка шаров фиктивного грунта близка к кубической (центры шаров по углам куба). Следовательно, гидравлический радиус капилляра составляет от фракции наполнителя, т.е. примерно 0,2: (r=0,2d_ч).

Таким образом, рекомендуемый размер фракции крупнодисперсного наполнителя рассчитывается по формуле:

При вакуумировании засыпки поверхности равного давления выглядят как суперпозиция сфер с центрами на вентиляционных каналах, расположенных в днище формы. В момент достижения капиллярного давления для крупнодисперсного наполнителя границы раздела основной слой наполнителя - слой крупнодисперсного наполнителя благодаря низкому сопротивлению потоку газа в слое крупнодисперсного наполнителя давление в нем выравнивается и пропитка начинается одновременно по всей поверхности крупнодисперсного наполнителя. Поскольку вязкость газа намного меньше вязкости расплава, при достижении расплавом границы раздела основного и крупнодисперсного наполнителя давление на ней уже стабилизируется на уровне давления вакуум-ресивера - преодоление этой границы произойдет без остановки расплава.

В соответствии с предложенным способом пористую отливку получают следующим образом.

Отливку получают из алюминиевого сплава, содержащего 7% кремния. В качестве наполнителя для получения пористой отливки используется NaCl. Размер фракции наполнителя составляет 0,64-0,32 мм. Размер частиц крупнодисперсного наполнителя, рассчитанный из следующих условий - ρ = 2650 кг/м³; g = 9,81 кг/м·с²; h = 0,1 м; σ = 0,88 Н/м²; θ = 140° - должен быть d_ч<2,5 мм. Используем крупнодисперсный наполнитель фракции 1,5-2 мм. Наполнитель засыпают в два поддона, крупнодисперсный - отдельно. 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 основной наполнитель, поверх засыпается крупнодисперсный наполнитель слоем толщиной 15-25% от основного. Сумма толщин слоев крупнодисперсного и основного наполнителя соответствует чистовой высоте пористой части отливки.

На поверхность наполнителя заливается расплав 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 и литейные уклоны. Затем наполнитель удаляется растворением в воде.

Контроль наличия газовых раковин проводился визуально с разрезанием отливки пластины толщиной 5 мм. В результате газовых раковин не выявлено.

Данным способом изготавливаются пористые отливки в ЗАО «НПО Спецсплавов» с 2004 г.

Способ получения пористых отливок, включающий предварительный нагрев основного наполнителя, пропитку его расплавом в литейной форме вакуумным всасыванием, отличающийся тем, что поверх слоя основного наполнителя наносят слой предварительно подогретого крупнодисперсного наполнителя с размером фракции, определяемым по формуле

где ρ - плотность расплава, кг/м³;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

h - высота зеркала расплава над слоем наполнителя, м;

σ - поверхностное натяжение расплава, Н/м²;

θ - угол смачивания наполнителя расплавом, град,

после затвердевания отливки производят экстракцию наполнителей.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в кислородно-конверторном производстве стали. .

Способ получения литых деталей // 2292253

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения пористых изделий. .

Плавильно-заливочная установка для получения малогабаритных отливок // 2291758

Изобретение относится к литейному производству, предназначено для получения малогабаритных тонкостенных отливок из химически активных металлов и сплавов титана и циркония и может быть использовано преимущественно в стоматологии для производства зубных протезов и других конструкций в нанотехнологии и машиностроительной отрасли для изготовления мелких изделий.

Способ литья двухслойных чугунных прокатных валков // 2280534

Изобретение относится к литейному производству, в частности к производству чугунных прокатных валков. .

Способ изготовления художественных изделий методом напыления // 2278906

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано в технике, изобразительном искусстве и архитектуре. .

Способ получения пористых отливок // 2256530

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

Пористое изделие с цельнометаллической частью и способ его получения // 2200074

Устройство для изготовления биметаллических прокатных валков // 2183530

Изобретение относится к электрошлаковому процессу. .

Способ литья двухслойных чугунных прокатных валков // 2173234

Способ изготовления пустотелых ювелирных изделий // 2151023

Изобретение относится к технологии изготовления пустотелых изделий и может быть использовано в ювелирном производстве. .

Отливка // 2301132

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для изготовления деталей с большим объемом и малым удельным весом материала, например лопастей турбин ветряков

Способ и устройство для заполнения изложницы в разливочных машинах для цветных металлов с контролем веса подаваемого металла // 2319579

Изобретение относится к способу заполнения с точным контролем веса подаваемого металла изложниц разливочной машины для цветных металлов, например установки для отливки анодов из меди или установки для отливки анодов из цинка, выполненных для эксплуатации в полностью механизированном процессе разливки в виде литейных колес, оснащенных изложницами, причем в первой операции металл вводится при регулируемом расходе массы с контролем непрерывного динамического возрастания веса в промежуточную мульду, и во второй операции путем опрокидывания промежуточной мульды жидкий металл подается попеременно в обе стороны в находящиеся там дозирующие мульды, и после заполнения первой дозирующей мульды промежуточная мульда опрокидывается в направлении второй дозирующей мульды, и одновременно масса анода выливается из первоначально заполненной дозирующей мульды через контролируемый наклон в одну из установленных на литейном колесе изложниц

Способ получения отливки // 2378087

Изобретение относится к литейному производству

Способ получения элемента строительной конструкции печи // 2398652

Изобретение относится к области металлургического производства

Металлическое формованное изделие и способ его изготовления // 2421300

Изобретение относится к литейному производству

Способ получения пористых отливок // 2520894

Изобретение относится к литейному производству. Водорастворимый наполнитель нагревают в печи и засыпают в нагретую металлическую форму. После заливки металла в форму осуществляется пропитка наполнителя расплавом под действием центробежных сил. Частота вращения формы определяется по формуле n = ( 200 ÷ 300 ) g 4 π 2 R , с-1, где R - радиус вращения отливки, м; g - ускорение свободного падения, м/с2. После затвердевания отливки наполнитель удаляется с помощью проточной воды и приложенных к отливке ультразвуковых колебаний. Обеспечивается упрощение и снижение трудоемкости создания пористых отливок с заданной величиной пор, исключается из технологии получения дополнительная механическая обработка, расширяется возможность изготовления отливок больших размеров с мелкими порами. 1 пр.

Непрерывное литье полосы свинцового сплава для электродов аккумуляторных батарей повышенной мощности // 2533964

Изобретение относится к металлургии. Полосу свинцового сплава отливают в устройстве непрерывного литья, содержащем промежуточное разливочное устройство с графитовым носиком-вставкой и ванну расплавленного свинцового сплава. В ванну расплавленного свинцового сплава непрерывно подают расплавленный свинцовый сплав. Для получения полосы желаемой толщины управляют высотой уровня поверхности расплавленного свинцового сплава в носике-вставке. Температуру свинцового сплава в носике-вставке поддерживают в диапазоне от 640° до 750°F. Литейную поверхность с грубой структурой перемещают вверх через ванну расплавленного свинцового сплава путем вращения барабана для осаждения на ней свинцового сплава. Полосу свинцового сплава отверждают, охлаждая литейную поверхность барабана, и снимают с литейной поверхности. Обеспечивается возможность получения полосы свинцового сплава пригодной для изготовления электродов. 7 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл., 1 пр.

Способ и устройство для литья в форму-кристаллизатор // 2541267

Изобретение относится к литейному производству. Способ включает заливку жидкого металла в зазор между внутренней стенкой водоохлаждаемой формы и водоохлаждаемым стержнем, кристаллизацию металла, охлаждение отливки и извлечение отливки из формы. Перед заливкой жидкого металла в форме создают разрежение. Стержень нагревают для его расширения на величину усадки при охлаждении. Заливку жидкого металла в форму осуществляют без перегрева металла сверху из печи или снизу под низким давлением через отверстие в металлопроводе. Остаток металла в металлопроводе впрессовывают затвором в форму. Отливку извлекают из формы снизу или сверху посредством электромагнита. Обеспечивается получение мелкозернистой структуры металла, предотвращение образования отбела, раковин и пористости, и улучшается удаление газов. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ получения металлической пены при помощи колебаний и изделие из металлической пены, полученной этим способом // 2550054

Группа изобретений может быть использована в авиационной, космической, автомобильной, строительной отраслях промышленности и в медицине. Для получения металлической пены средство возбуждения колебаний приводят в контакт с расплавленным металлом в тигле. Средство возбуждения колебаний соединено с генератором продольных волн, которые вводят в заданную область расплава. Одновременно с формированием пузырьков осуществляют регулирование размера пузырьков при помощи колебаний, вызванных продольными волнами, путем отделения пузырьков от средства формирования пузырьков по достижении желаемого размера. Исключается нерегулируемое уменьшение размера пузырьков после их формирования. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл., 5 пр.

Катод электродугового испарителя и способ его изготовления // 2596533

Изобретение относится к области нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент или детали машин. Катод электродугового испарителя для нанесения износостойких покрытий на основе нитридов титана и алюминия, содержащий расходуемую часть из сплава титана и алюминия при их соотношении, мас.%: титан 30-70, алюминий 30-70, и катододержатель, выполненный из титана с цилиндрической полостью глубиной 5-6 мм и имеющий внутренний радиус скругления буртика не менее 3 мм. Способ изготовления указанного, в котором изготавливают присадочный материал в виде цилиндрического прутка длиной 500-600 мм и диаметром 15-20 мм, состоящего из тонкостенной оболочки, выполненной из алюминиевой или титановой фольги, и находящейся внутри нее шихты, состоящей из титана в виде кусочков ленты размером 10×20 мм и алюминия в виде гранул размером 5-10 мм, подлежащих переплавке. Переплавку осуществляют с использованием неплавящегося вольфрамового электрода при токе 350-400 А и подаче аргона 18-20 л/мин с получением слитка массой 40-70 г, а затем осуществляют повторную переплавку полученного слитка в индукционной тигельной печи и заливку полученного сплава расходуемой части катода в катододержатель. Упрощается изготовление катодов электродугового испарителя, содержащих расходуемую часть из сплавов титана и алюминия. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.