Комбинированная литейная форма для получения столбчатой структуры в изделиях из магнитотвердых материалов типа al-ni-co-ti-fe

Изобретение относится к литейному производству, в частности к получению методом направленной кристаллизации литых постоянных магнитов из магнитотвердых материалов типа Al-Ni-Co-Ti-Fe со столбчатой структурой. Комбинированная литейная форма состоит из керамической формы, обернутой огнеупорным теплоизоляционным материалом в виде ткани толщиной 15-20 мм на основе керамического волокна, имеющего следующий состав, мас %: диоксид кремния 52-56, оксид алюминия 28-30, диоксид циркония 14-18. Керамическая форма и теплоизоляционный материал закреплены снаружи металлическими полосами из никелевой проволоки. Обеспечивается повышение основных магнитных характеристик изделий за счет улучшения качества столбчатой структуры. 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к получению методом направленной кристаллизации отливок литых постоянных магнитов из магнитотвердых материалов типа Al-Ni-Co-Ti-Fe, представляющих собой сплавы ЮНДКТ5БА и ЮНДКБА, имеющие наиболее широкое применение в промышленности среди сплавов типа Al-Ni-Со-Ti-Fe.

Получение столбчатой структуры на всю высоту отливок постоянных магнитов различной формы в виде призм, цилиндров, колец является ключевым моментом для получения высоких магнитных свойств на реальных изделиях на основе постоянных магнитов ЮНДКТ. В связи с этим особые требования предъявляются к формам при отливке магнитов со столбчатой структурой способом внепечной направленной кристаллизации.

Известен состав смеси для литейной формы, содержащий кварцевый песок и гидролизованный раствор этилсиликата (SU 89863, опубл. 01.01.1950). Однако этот состав не достаточно эффективен при отливке магнитов со столбчатой структурой из-за его малой тепловой инерции. Формы из материала такого состава быстро остывают и не обеспечивают необходимых температурных условий для роста однонаправленной кристаллической структуры на всю высоту отливок.

Известна комбинированная литейная форма для получения изделий из магнитотвердых материалов, содержащая керамическую форму и обечайку из теплоизоляционного стекловолокнистого материала (SU 954170A, 30.08.1982).

Недостатками указанной формы при получении отливок из магнитотвердых материалов типа Al-Ni-Со-Ti-Fe со столбчатой структурой являются:

- кристаллизация отливок с направленной кристаллизацией (НК) проходит не на всю их высоту, как правило, это 40-50 мм для отливок из сплавов ЮНДКТ5БА и 50-60 мм для отливок из сплава ЮНДКБА. При больших высотах отливок наблюдается образование сначала смешанной, а затем и равноосной структуры и, соответственно, снижение магнитных свойств термообработанных изделий;

- снижение качества столбчатой структуры за счет дезориентировки угла отклонения столбчатых кристаллов от оси [100] на 10 и более градусов.

В изобретении достигается технический результат, заключающийся в повышении основных магнитных характеристик на изделиях из литых магнитотвердых сплавов типа ЮНДКТ5БА и ЮНДКБА высотой до 100 мм.

Указанный технический результат достигается следующим образом.

Комбинированная литейная форма для получения столбчатой структуры в изделиях из магнитотвердых материалов типа Al-Ni-Co-Ti-Fe содержит керамическую форму, обернутую огнеупорным теплоизоляционным материалом в виде ткани толщиной 15-20 мм на основе керамического волокна, при этом керамическое волокно имеет следующий состав (мас. %):

Диоксид кремния 52-56
Оксид алюминия 28-30
Диоксид циркония 14-18

При этом керамическая форма и теплоизоляционный материал закреплены снаружи металлическими полосами, выполненными из никелевой проволоки.

Изобретение поясняется чертежом, где показан общий вид комбинированной литейной формы для получения столбчатой структуры в изделиях из магнитотвердых материалов типа Al-Ni-Со-Ti-Fe.

Керамическая форма, изготовленная по выплавляемым моделям, оборачивается огнеупорным теплоизоляционным материалом в виде ткани толщиной 15-20 мм на основе керамического волокна (керамоволокно) и закрепляется снаружи двумя полосами из никелевой проволоки, т.е., создается КЛФ.

Для изготовления КЛФ необходимо использовать керамоволокно, содержащее SiO2 - 52-56%, Al2O3 - 28-30%, ZrO2 - 14-18%, которое имеет низкую теплопроводность 8-12 Вт/м × °С, низкий коэффициент тепловой аккумуляции (вф) - 13,2÷15,1 ккал/м2 °С, а также имеющего толщину - 15-20 мм.

Готовая КЛФ устанавливается в электропечь для разогрева под заливку на температуру 1200-1250°С, где выдерживается 30-45 мин, затем переносится на холодильник и в нее производится заливка магнитотвердого сплава.

Направленная кристаллическая структура отливок формируется после заливки в КЛФ расплавленного металла при определенных тепловых условиях, обеспечивающих как направленный рост столбчатых кристаллов в направлении холод-тепло, т.е. от холодильника к прибыли литейных форм, так и за счет поддержания температуры боковых и верхней поверхностей формы, где тепло передается излучением и конвекцией в воздушной среде.

Керамоволокно имеет коэффициент теплопроводности примерно в два раза ниже, чем теплоаккумулирующая смесь 8-12 и 25-28 Вт/м × °С и низкий коэффициент тепловой аккумуляции (вф) - 13,2÷15,1 ккал/м2 °С. Использование керамоволокна создает необходимый тепловой баланс в процессе кристаллизации и благоприятные условия для формирования направленной кристаллической структуры столбчатых кристаллов по оси [100] сплавов типа Al-Ni-Со-Ti-Fe на всю высоту отливок изделий любой формы. Таким образом, при применении КЛФ в отливках отсутствуют области со смешанной и равноосной структурой.

После последующей термообработки таких отливок, а именно нагрева до температуры 1250-1280°С, обработки в магнитном поле и отпуска при температурах 640-500°С, повышаются магнитные свойства изделий как следствие однородности структуры по объему изделия и повышения основных магнитных свойств магнитотвердого материала за счет качественной столбчатой структуры.

Сопутствующими положительными факторами применения КЛФ при изготовлении изделий на основе постоянных магнитов типа ЮНДКТ в виде призм, цилиндров, колец являются снижение температуры форм под заливку с 1350-1400°С до 1200-1250°С, уменьшение веса форм в 3-4 раза до 3-4 кг и, соответственно, времени прогрева форм под заливку с 1-1,5 часа до 30-45 мин.

Применение керамоволокна возможно и для изготовления КЛФ для заливки магнитов из сплавов типа ЮНДКТ с равноосной структурой. В этом случае сохраняются ряд преимуществ, отмеченных выше, а именно, уменьшение трудоемкости изготовления форм, веса форм и времени прогрева формы под заливку.

В таблице 1 проиллюстрированы примеры реализации изобретения при изготовлении постоянных магнитов в виде призм из сплавов ЮНДКТ5БА и ЮНДКБА при заливке их в КЛФ, изготовленных по ранее используемому процессу и при использовании для изготовления КЛФ керамоволокна.

Результат использования изобретения заключается в увеличении магнитных свойств как следствие получения на изделиях совершенной направленной кристаллической структуры. Как видно из таблицы 1, в магнитах, изготовленных с помощью предложенной КЛФ, повышается остаточная магнитная индукция и значительно увеличивается максимальное магнитное произведение.

Комбинированная литейная форма для получения изделий со столбчатой структурой из магнитотвердых материалов типа Al-Ni-Co-Ti-Fe, содержащая керамическую форму, обернутую огнеупорным теплоизоляционным материалом в виде ткани толщиной 15-20 мм на основе керамического волокна, имеющего следующий состав, мас.%:

Диоксид кремния 52-56
Оксид алюминия 28-30
Диоксид циркония 14-18,

при этом керамическая форма и теплоизоляционный материал закреплены снаружи металлическими полосами из никелевой проволоки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к литейному производству, в частности к получению кремниевых профильных отливок для мишеней магнетронного распыления. Шихту полупроводникового поликристаллического кремния расплавляют в графитовом тигле, который перемещают вертикально в полости нагревателя.
Изобретение относится к области технологии литейного производства и может найти применение для изготовления отливок крупногабаритных рабочих и сопловых турбинных лопаток из жаропрочных и коррозионностойких сплавов.

Изобретение относится к литейному производству. Нагретый до температуры выше температуры ликвидуса жаропрочный сплав через стояк 2 и коллектор 3 литниковой системы заливают в тонкостенную керамическую форму 1 с затравкой, расположенной в верхней части формы.

Изобретение относится к получению литьем постоянных магнитов толщиной не более 40 мм из сплава на основе неодим-железо-бор (Nd-Fe-B) или празеодим-железо-бор (Pr-Fe-B). Способ включает заливку сплава в литейную форму и его объемную кристаллизацию при скорости охлаждения не менее 200 град/мин.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для производства монокристаллических рабочих лопаток газовых турбин с повышенными характеристиками по ресурсу и рабочей температуре.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения из жаропрочного сплава отливок лопаток газовых турбин. Устройство содержит размещенную в вакуумном кожухе (2) технологическую камеру (16), которая поделена по горизонтали на зону нагрева и зону охлаждения теплоизоляционным экраном (9), установленным на стопорном кольце (14).

Изобретение относится к области литейного производства. Способ включает заливку расплавленного сплава в полость литейной формы через литейный канал.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при литье монокристаллических изделий, например рабочих лопаток турбин газотурбинных двигателей с заданной кристаллографической ориентацией.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для литья отливок с монокристаллической и направленной структурой из жаропрочных никелевых сплавов.

Изобретение может быть использовано для литья лопаток из жаропрочных сплавов с монокристаллической структурой. Устройство представляет собой керамическую форму, имеющую рабочие полости 1 лопаток, стартовые 2 и раздельные затравочные полости с затравками 3.

Изобретение относится к области литейного производства. Способ включает внедрение в предварительно вспененные гранулы пенополистирола частиц модификатора или легирующих добавок, которые ускоряются до скорости выше 0,5 м/с.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения точных отливок из химически активных тугоплавких жаропрочных сплавов. Способ включает формирование на модельном блоке оболочки с использованием кремнезольного связующего, огнеупорного наполнителя и обсыпочного материала, сушку слоев оболочки, вытопку модельного состава и прокалку оболочки.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для литья отливок из тугоплавких химически активных сплавов, в частности жаропрочных никелевых и титановых сплавов, сложнолегированных сталей в условиях вакуума.

Изобретение относится к часовой промышленности. Предлагается способ изготовления корпуса часов, в котором отливают внутреннюю часть корпуса, механически обрабатывают внутреннюю часть корпуса с получением двух канавок, для последующей фиксации в них декоративной вставки, изготавливают кокиль для отливки декоративной вставки, формирующий геометрию требуемого корпуса часов, причем частью формы кокиля является внутренняя часть корпуса, полученная раньше.
Изобретение относится к области литейного производства и может найти применение при получении точных отливок, в том числе лопаток ГТД. Способ включает приготовление огнеупорной суспензии, послойное формирование из нее огнеупорных слоев на модели, удаление модели, сушку керамической формы, ее пропитку, повторную сушку и обжиг.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения отливок, имеющих пространственно-сложные отверстия, из титановых сплавов. Механическим путем изготавливают основную графитовую форму, затем изготавливают пространственно сложный фрагмент формы путем нанесения на модель в виде сектора огнеупорной облицовки методом литья по выплавляемым моделям.

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для получения сложнопрофильных и тонкостенных отливок для авиационной техники и машиностроения.
Изобретение относится к области литейного производства. Способ включает нанесение на поверхность модели из пенополистирола легирующей композиции, которую готовят путем смешивания порошкообразной смеси с клеевым связующим, содержание которого не превышает 90% от массы порошкообразной смеси, при этом порошкообразная смесь имеет состав: 5÷80% мас.
Изобретение относится к области литейного производства. Способ включает нанесение на поверхность модели из пенополистирола легирующей композиции, которую готовят путем смешивания порошкообразной смеси с клеевым связующим, содержание которого не превышает 90% от массы порошкообразной смеси, при этом порошкообразная смесь имеет состав: 60÷90 мас.% титана и 40÷10 мас.% элементарного углерода.

Изобретение относится к литейному производству, а именно к получению отливок по удаляемым (выплавляемым, выжигаемым, газифицируемым) моделям. Способ включает послойное нанесение на модель оболочек путем погружения модели в суспензию из огнеупорного наполнителя и раствора связующего и последующей обсыпки зернистым материалом.
Наверх