Способ литья расплава металла, полученного плавлением твердого металлического стержня посредством индукционного нагрева

Изобретение относится к области металлургии. Твердый металлический стержень плавят путем индукционного нагрева в камере плавления. Перемещают и выдавливают расплав металла из камеры плавления под давлением с использованием поршня. В качестве поршня используют твердую часть расплавляемого металлического стержня. Обеспечивается упрощение процесса литья, а также возможность изготовления изделий 3D печатью. 2 ил.

 

Способ используется для порционного или непрерывного получения расплавов различных металлов. При порционном получении способ может использоваться в различного рода процессах литья с использованием литейных форм. Способ, также, после согласования скоростей подачи твердого стержня и мощности индукционного нагревателя, может использоваться для непрерывного литья полученного расплава металла с одновременной непрерывной подачей металлического стержня в зону нагрева. В этом случае, он может быть применен в процессах печати трехмерных объектов (3D печати).

В настоящее время известно несколько способов литья металлов, в которых расплавленный металл подается в литейную форму под давлением.

1. Центробежное литье (источник: ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЮВЕЛИРНЫХ ИЗДЕЛИЙ В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ, Москва, ОНИКС 21 век, Центр общечеловеческих ценностей, 2005, УДК 73/76, ББК 37.27, Л55 Ссылка в сети Интернет: http://jtech.com.ua/article/view/id/482)

При этом способе литья расплавленный металл получают отдельно в плавильной печи, а затем помещают его в расплавленном виде, залитым в чашу, в литейное устройство. Для осуществления процесса литья в чаше создают избыточное давление, которое создается центробежной силой при раскручивании литейного механизма. Под действием центробежной силы металл подымается до уровня отверстия чаши и поступает в полость формы для литья.

Недостатками этого способа является неудобство перемещения расплава металла между плавильной печью и литейным механизмом, а также принцип создания давления за счет центробежной силы. Как известно, центробежная сила прямо пропорциональна угловой скорости вращения и радиусу вращения, поэтому для создания значительных давлений приходится либо увеличивать габариты устройства, либо увеличивать скорость вращения (а, значит, увеличивать мощность двигателя, создающего вращение, и улучшать балансировку механизма вращения). Увеличить габариты часто невозможно, а увеличить скорость - сложно.

2. Вакуумное литье (источник: ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЮВЕЛИРНЫХ ИЗДЕЛИЙ В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ, Москва, ОНИКС 21 век, Центр общечеловеческих ценностей, 2005, УДК 73/76, ББК 37.27, Л55 Ссылка в сети Интернет: http://jtech.com.ua/article/view/id/482)

Способ вакуумного литья основан на удалении воздуха из литейной формы через дно и боковые отверстия опоки во время заливки. Давление воздуха в опоке понижается до 100-300 мм рт.ст. и за счет разности атмосферного давления, которое давит на зеркало залитого металла, и разрежения в полости формы обеспечивается качественное воспроизведение отливками рельефа формы.

Недостатком метода является предел величины максимального давления, оказываемого на расплавленный металл, которое ограничено атмосферным давлением.

3. Литье под давлением

(источник: СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ЛИТЬЯ A.M. Зборщик Донецкий национальный технический университет

УДК 621.74 (075.8)

Конспект лекций по дисциплине «Специальные методы литья» / Авт. Зборщик A.M. - Донецк: ГВУЗ «ДонНТУ», 2007. - 158 с.

Ссылка в сети Интернет:

http://uas.su/books/spesialmethodsforcasting/41/razdel41.php)

Этот способ предполагает получение расплава металла в печи или камере плавления и последующую подачу уже расплавленного металла в устройство(камеру прессования), создающее избыточное давление для литья. При этом, избыточное давление создается поршнем, который представляет из себя отдельный узел литейной машины. При перемещении поршня, он давит на расплавленный металл и металл выдавливается в литейную форму.

Недостатком этого способа является либо неудобство транспортировки расплавленного металла из плавильной печи в литейную установку- если эти устройства разделены, - либо избыточный расход энергии на поддержание металла в расплавленном состоянии в камере плавления, откуда он всасывается в камеру прессования - если камера плавления (печь) и камера прессования находятся внутри одного механизма. Также, разделение камеры плавления и камеры прессования и исполнение поршня камеры прессования в виде отдельного элемента литейной машины, усложняет конструкцию литейного механизма. Этот способ принят за ближайший аналог.

Предлагаемый способ заключается в следующем.

Твердый металлический стержень 1 подается в канал 2 (Фиг. 1), который до момента подачи в него стержня пуст. По мере подачи стержня в зону нагрева II, которая является камерой плавления, с направлением подачи I → II, стержень попадает под действие индукционных токов, возбуждаемых в стержне индукционной катушкой 4. Под действием индукционных токов стержень плавится, превращаясь в расплав 5. При этом, в зоне I стержень 1 остается твердым, так как не подвергается действию индукционных токов. Полученный расплав 5 поступает в зону выдавливания 6, откуда может быть выдавлен в любом направлении; при этом, необходимое для выдавливания избыточное давление будет создано твердой частью стержня 1, если к нему будет приложено усилие в направлении I → II. В этом случае, твердая часть стержня 1 на границе зон I и II исполнит роль поршня. Таким образом, зона II, являясь камерой плавления, является также и камерой прессования. Величина создаваемого давления будет зависеть от зазора III между стенкой канала 2 и стенкой стержня 1. Чем меньше будет этот зазор, тем большее давление сможет создать металлический стержень (поршень) 1. Это давление ограничивается силой поверхностного натяжения расплавленного металла в зазоре III, препятствующей протеканию металла между стенкой канала 2 и стержня 1, которая, согласно формуле Лапласа, обратно пропорциональна величине этого зазора. Необходимо отметить, что предлагаемый метод может обеспечить непрерывное получение расплава металла, если согласовать скорость подачи стержня 1 в зону нагрева II и скорость расплавления металла индукционным нагревателем. Если металл подаваемого стержня будет плавиться со скоростью подачи, то процесс образования расплава станет непрерывным. Описанная возможность может быть использована при применении метода в устройствах печати объемных моделей (3D печати).

Надо отметить, что металлы, не являющиеся ферромагнетиками, нагреваются индукционными токами достаточно слабо. В этом случае для получения расплава может быть применена модификация описанного выше метода, когда металл плавится в зоне II не непосредственно под действием индукционных токов, а от воздействия нагретого неметаллического (или металлического, сделанного из ферромагнетика) проводника 7 (Фиг. 2), который помещается внутрь диэлектрика 3 и нагревается от воздействия индукционных токов интенсивнее, чем металл, не являющийся ферромагнетиком. В качестве такого неметаллического проводника может быть использован, например, графит, а, в случае вставки из ферромагнетика, сталь. При этом, материал, из которого изготовлен проводник 7 должен иметь температуру плавления выше, чем нагреваемый им металл стержня 1.

Применением описанного способа достигается эффект уменьшения сложности литейной машины, а, значит, уменьшения ее цены и увеличения безопасности применения в производственных и бытовых процессах. Также, применение способа позволяет простыми методами добиться непрерывного литья расплава металла, что может быть применено в процессах аддитивного производства (3D печати).

Способ литья расплава металла, включающий плавление твердого металлического стержня путем индукционного нагрева в камере плавления, перемещение и выдавливание расплава металла из камеры плавления под давлением с использованием поршня, отличающийся тем, что в качестве поршня используют твердую часть расплавляемого металлического стержня.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при восстановлении рабочей поверхности стенок кристаллизатора без его разборки. Способ включает очистку рабочей поверхности стенок кристаллизатора, дробеструйную обработку изношенных участков, примыкающих к углам кристаллизатора и расположенных в нижней части рабочих поверхностей стенок, изготовленных из меди или ее сплавов, и высокоскоростное газопламенное напыление на них жаропрочного износостойкого покрытия в виде механически активированного порошка cBN-Ni3Al-Si-C-Co-Y при следующем соотношении компонентов, мас.%: cBN 21-34, Ni3Al 37-40, Si 9-12, С 3-5, Со12-15,Y 5-7, начиная с глубины износа не менее 250-450 мкм, толщиной, не превышающей величину износа.

Изобретение относится к способу обработки материала энергетическим лучом и способу образования изделия направленной кристаллизацией. Осуществляют выращивание подложки (24) по мере кристаллизации ванны (28) расплава под слоем (30) расплавленного шлака.

Изобретение может быть использовано для восстановления деталей электрошлаковой наплавкой. После закрепления детали и кокиля расплавляют расходуемый электрод в виде пакета, собранного и сваренного из нескольких металлических прутков, выровненных по торцу.

Устройство может быть использовано при восстановлении сваркой или наплавкой деталей машин из высоколегированных сталей. Секционный кристаллизатор выполнен с возможностью перемещения относительно наплавляемой детали и включает расположенные по высоте и изолированные друг от друга токоподводящую, промежуточную и формирующую секции.
Изобретение относится к машиностроительной промышленности. На поверхность детали наносят слой шихты, содержащей, мас.%: карбид бора 25-35, фторид натрия 1-3, буру 9-12, сормайтовую крупку 50-65, толщиной от 0,5 до 5,0 мм.

Изобретение относится к металлургии. Способ включает размещение металлической заготовки с зазором от стенки кристаллизатора, установку в зазоре расходуемых электродов, наведение шлаковой ванны и переплав в ней расходуемых электродов.

Способ относится к литейному производству. Нижнюю часть стального анодного токоподводящего штыря, извлеченного из самообжигающегося анода электролизера и имеющего температуру 600-950°C, устанавливают в литейную форму и выполняют на ней защитную оболочку путем заливки жидкого металла в литейную форму.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к ролику для поддержки и транспортировки горячего материала, в частности полученной непрерывной разливкой стальной заготовки на рольганге или в установке непрерывной разливки.
Изобретение относится к области восстановления изношенных деталей из алюминиевых сплавов, например для восстановления с упрочнением колодцев корпусов шестеренных насосов типа НШ или НШ-У.

Изобретение относится к технологии ремонтного производства, в частности, к технологии восстановления шеек стальных коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания.

Изобретение относится к металлургии. Расплав алюминия подготавливают в миксере.

Изобретение относится к непрерывному литью. Частично затвердевшую заготовку обрабатывают вибрацией в зоне вторичного охлаждения.
Изобретение может быть использовано при разливке стали, в частности, в процессах непрерывного литья. Смазочный состав содержит дисперсию смазочного порошка, имеющего температуру плавления менее 600°C при давлении 1 атм, в жидкой среде.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при непрерывной разливке металла с одновременной его деформацией. Устройство содержит подвижный составной кристаллизатор, установленный на приводных валах, содержащий два бойка(1, 2) с торцевыми поверхностями, на первом из которых торцевая поверхность (3) выполнена вертикальной, а на втором – в виде наклонного (5) и вертикального (6) участков.

Изобретение относится к металлургии. Способ включает подачу расплавленного титана или титанового сплава в кристаллизатор и вытягивание слитка вниз при его затвердевании.

Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывной разливке реакционноспособных металлов, например титана. Способ включает формирование непрерывного слитка в кристаллизаторе 54, размещенном во внутренней плавильной камере 12 печи 1 непрерывного литья с инертной атмосферой, перемещение слитка валками 60 и резку слитка резаком 62.

Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывной разливке реакционно-способных металлов, например титана. Печь содержит внутреннюю камеру 12 с инертной атмосферой, кристаллизатор 54, расположенный в камере 12, проход 34 для перемещения металлического слитка из кристаллизатора валками 60, резак 62 для резки слитка, расположенный вплотную к проходу.

Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывной разливке металла. Способ включает расчетное определение положения границ зоны мягкого обжатия от мениска расплава в кристаллизаторе в режиме реального времени, обжатие заготовки роликовыми секциями в расчетных границах с позиционированием роликовых секций с гидроцилиндрами.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при прокатке на совмещенной литейно-прокатной установке. Устройство, содержащее две печи (36, 37) и переходный туннель (38), расположено между двухручьевой разливочной машиной и линией (22) прокатки.

Изобретение относится к металлургии. Лигатуру алюминий-цирконий, технический алюминий и отходы загружают в центральную часть печного пространства с температурой 740-750°C.

Изобретение относится к области металлургии. Твердый металлический стержень плавят путем индукционного нагрева в камере плавления. Перемещают и выдавливают расплав металла из камеры плавления под давлением с использованием поршня. В качестве поршня используют твердую часть расплавляемого металлического стержня. Обеспечивается упрощение процесса литья, а также возможность изготовления изделий 3D печатью. 2 ил.

Наверх