Способ изготовления литого изделия с проницаемой ячеистой структурой из алюминиевого сплава

Изобретение относится к изготовлению литого изделия с проницаемой ячеистой структурой из алюминиевого сплава. Получают выплавляемую форму посредством аддитивной технологии FDM из пластика, присоединяют ее к литнику, затем выплавляемую форму и литник опускают в гипс с обеспечением образования гипсовой формы вокруг выплавляемой формы и литника, нагревают для удаления пластика выплавляемой формы из гипсовой формы, после чего ведут заливку алюминиевого сплава в гипсовую форму под давлением и после затвердевания сплава гипсовую форму удаляют. Обеспечивается получение литого изделия с направленной равномерной ячеистой структурой из алюминиевого сплава с улучшенными механическими и эксплуатационными свойствами. 2 ил.

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к получению ячеистого алюминиевого тела методом литья под давлением с помощью аддитивной технологии.

Известен способ изготовления алюминиевого ячеистого материала при конструировании самолетов, при котором металлические полосы соединяются друг с другом вместе с помощью склеивания или путем лазерной сварки (RU №105621, МПК G04B 38/00, опубл. 20.06.2011)

Недостатком данного способа является сложность процесса, и, кроме того, является сложным аккуратное формирование трапецеидальных листов, что приводит к тому, что для склеивания листов вместе требуется дополнительное количество клея.

Известен способ получения высокопористого ячеистого материала на основе хромаля, включающий приготовление суспензии смеси порошков, состав и содержание компонентов которой соответствуют получаемым сплавам, в растворе органического вещества, нанесение суспензии на пористый полимерный материал, удаление нагреванием органических веществ в восстановительной атмосфере со скоростью нагрева 100-200 град/ч с получением заготовки, спекание заготовки, при этом в смесь порошков дополнительно вводят ультрадисперсный порошок кобальта в количестве 1,5-2,0 мас. %, удаление нагреванием органических веществ проводят с выдержкой при температуре 730°С продолжительностью не менее 0,5 ч, а спекание заготовки осуществляют в вакууме с выдержками при температуре 900°С и 1280°С продолжительностью не менее 2 ч и не менее 3,5 ч соответственно. В качестве компонента смеси порошков используют порошок высоколегированного сплава Х60Ю20. (патент RU №2464127, МПК B22F 3/11, С22С 1/08, опубл. 20.10.2012).

Недостатками способа является неравномерная пористая структура, большое количество концентраторов напряжений в зоне спекания, что существенно влияет на прочность и долговечность материала при его использовании в различных устройствах.

В качестве прототипа принят способ получения литого изделия из алюминиевого сплава, включающий, изготовление выплавляемой формы по разовой модели путем заливки расплава материала формы вакуумным всасыванием под низким давлением, удаление модели, заливку металла с вакуумированием под низким давлением в печи и извлечение отливки путем выплавления формы, при этом используют материал формы, имеющий температуру плавления ниже температуры плавления металла отливки и выше температуры плавления модели, при этом модель расплавляют теплом формы, а форму расплавляют теплом залитого металла (патент RU №2361696, МПК B22D 18/00, опубл. 20.07.2009).

Недостатки способа сложность выполнения технологического процесса, повышение энергозатрат на выплавление формы, а также сложность изготовления установки.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение размерной и геометрической точности получаемых моделей и отливок, а также повышение эксплуатационных качеств полученного литого материала.

Технический результат - получение литого изделия с направленной равномерной ячеистой структурой из алюминиевого сплава с улучшенными механическими и эксплуатационными свойствами, обеспечивающее решение указанной задачи.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления литого изделия с проницаемой ячеистой структурой из алюминиевого сплава, включающем получение выплавляемой формы, при этом выплавляемую форму получают посредством аддитивной технологии FDM из пластика, присоединяют ее к литнику, затем выплавляемую форму и литник опускают в гипс с обеспечением образования гипсовой формы вокруг выплавляемой формы и литника, нагревают для удаления пластика выплавляемой формы из гипсовой формы, после чего ведут заливку алюминиевого сплава в гипсовую форму под давлением и после затвердевания сплава гипсовую форму удаляют.

Новая технология позволяет получить литое пористое тело, у которого равномерные ячеистые поры разного размера и разной геометрии, расположенные только в продольном направлении, которые могут быть получены независимо от удельной теплопроводности используемого исходного материала даже при получении изделий большой длины или крупных изделий в виде стержней.

Изобретение поясняется рисунками где;

На фиг. 1 изображены варианты структур тела отливок с круглыми, четырехгранными и шестигранными ячейками;

На фиг. 2 изображена запись диаграммы испытания алюминиевого ячеистого образца где σ - предел прочности образца, а ε - относительное удлинение.

Способ осуществляют следующим образом:

Проектируют 3D-модель. Создают образец модели из пластика с помощью применения аддитивных технологий FDM. Образец присоединяют к центральному литнику. Образец и центральный литник несколько раз опускают в гипс, создавая форму вокруг образца. Гипсовая форма просушивается и нагревается для удаления органического вещества. Гипсовую форму заполняют расплавленным металлом под давлением, затем удаляют. После охлаждения материал формы удаляют посредством механической обработки, химической очистки или растворения в воде. Части отрезают от центрального литника и слегка зачищают.

Одним из примеров реализации заявляемого способа может служить следующий:

Проектируется 3D-модель с проницаемой сетчато-ячеистой структурой 50%. (l=320 мм, d=30 мм)

По спроектированной 3D-модели изготавливается образец из пластика с помощью применения аддитивных технологий (FDM). Полученная форма и центральный литник опускаются в гипс, затем гипс просушивается и нагревается для удаления пластика.

В качестве материала изделия используют алюминиевый сплав марки АК7. Сплав расплавляется в индукционной печи и заливается в гипсовую форму под давлением. После затвердевания сплава форма удаляется, полученная заготовка механически обрабатывается.

Далее изготовленный материал испытывается на прочность в условиях одноосного растяжения. В процессе эксперимента ведется запись диаграммы испытания алюминиевого ячеистого образца (фиг. 2), где σ - предел прочности образца, a ε - относительное удлинение.

По сравнению с плотным литым изделием, изготовленный по заявленному способу материал имеет низкую плотность и более высокую удельную прочность

Структура полученного образца с пористостью 50% имеет сравнительно высокую удельную прочность.

Способ изготовления литого изделия с проницаемой ячеистой структурой из алюминиевого сплава, включающий получение выплавляемой формы, отличающийся тем, что выплавляемую форму получают посредством аддитивной технологии FDM из пластика, присоединяют ее к литнику, затем выплавляемую форму и литник опускают в гипс с обеспечением образования гипсовой формы вокруг выплавляемой формы и литника, нагревают для удаления пластика выплавляемой формы из гипсовой формы, после чего ведут заливку алюминиевого сплава в гипсовую форму под давлением и после затвердевания сплава гипсовую форму удаляют.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к получению тела из металлической пены, которое содержит подложку, изготовленную по меньшей мере из одного металла или металлического сплава A и слой металла или металлического сплава B, присутствующего на по меньшей мере одном участке поверхности подложки, причем A и B отличаются размером зерна металла или металлического сплава.

Изобретение относится к получению гранул пенометалла. Способ включает смешивание порошка металла с водорастворимой, не смачиваемой металлом солью, имеющей температуру плавления, большую температуры плавления металла.

Изобретение относится к изготовлению неиспаряемого геттера. Формируют слои материала из первого порошка титан-ванадий, имеющего среднеарифметический размер гранул не более 70 мкм, и второго порошка – из смеси первого порошка титан-ванадий и интеркалированного углерода.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, преимущественно к получению пористых изделий на основе пеноалюминия, и предназначено для изготовления деталей автомобилей, шумопоглащающих экранов, теплостойких демпфирующих материалов.
Изобретение относится к получению высокопористого ячеистого материала. Способ включает приготовление суспензии из смеси порошков и раствора органического вещества, нанесение суспензии на пористый полимерный материал, сушку полученной заготовки, удаление из нее нагреванием органических веществ с последующим спеканием.

Изобретение относится к системам и устройствам для получения продуктов из распыленных металлов и сплавов. Получают поток жидкого сплава и/или ряд капель жидкого сплава.

Изобретения относятся к технологической оснастке, предназначенной для формования изделий из целлюлозы. Устройство для формования содержит пресс-форму и опорную пластину с полостью и плоскими опорными поверхностями.

Изобретение относится к изготовлению сплавов на основе никелида титана, применяемых для медицинских имплантатов. Способ изготовления литых изделий включает переплав металлического полуфабриката индукционной центробежной плавкой в карборундовом тигле.
Изобретение относится к получению гранул пенометаллов. Способ включает смешивание порошка металла с порофором, прессование полученной смеси с получением компактного образца в виде стержня или прутка, диспергирование полученного образца путем пропускания короткого импульса электрического тока с заданными амплитудой и длительностью.
Изобретение относится к технологии изготовления фильтрующего материала, в частности, для фильтрации жидкостей, очистки газовых потоков и других процессов разделения.

Изобретение относится к деформированным изделиям из алюминиево-медно-литиевых сплавов и может быть использовано для изготовления конструктивных элементов для авиационной и космической промышленности.

Изобретение относится к литейному производству, а именно к вспененной песчаной смеси, используемой для изготовления литейных песчаных стержней и литейных песчаных форм для литья алюминия или алюминиевых сплавов.
Изобретение относится к материалу для кабелей на основе алюминиевого сплава и способу его получения. Сплав на основе алюминия содержит, мас.%: 0,3-1,2 Fe, 0,03-0,10 Si, 0,01-0,30 редкоземельных элементов Ce и La, неизбежные примеси - менее 0,3 и алюминий - остальное, причем содержание в примесях Ca составляет 0,02%, а содержание любого другого примесного элемента - 0,01%.
Изобретение относится к сплавам на основе алюминия, обладающим хорошей электропроводностью и теплопроводностью, и может быть использовано для производства деталей посредством литья под давлением, например радиаторов, применяемых для защиты электроники в автомобилях.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к химическому составу и технологии получения лигатурных прутков для модифицирования зеренной структуры слитков из алюминиевых сплавов.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к листовому материалу из магниевого сплава. .
Изобретение относится к металлургии, в частности к способам получения пеноалюминия. .
Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при производстве холоднодеформированных полуфабрикатов из эвтектических алюминиево-кремниевых сплавов.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к технологии производства из расплава листовых заготовок и получения из них рулонной фольги. .

Изобретение относится к литейному производству, а именно к производству тонкого листа из магния или магниевого сплава. .

Изобретение относится к литейному производству. Устройство для изготовления блока цилиндров методом литья под низким давлением или под действием силы тяжести содержит наружную литейную форму (10) с частями (12, 14, 16, 18) формы, которые в собранном состоянии образуют полость (20) формы, отображающую подлежащий отливке наружный контур блока (22) цилиндров, дозировочную печь (28), которая содержит расплавленный металл, по меньшей мере один литник (30), который расположен ниже полости (20) формы и предусмотрен для соединения по текучей среде дозировочной печи (28) с полостью (20) формы.

Изобретение относится к изготовлению литого изделия с проницаемой ячеистой структурой из алюминиевого сплава. Получают выплавляемую форму посредством аддитивной технологии FDM из пластика, присоединяют ее к литнику, затем выплавляемую форму и литник опускают в гипс с обеспечением образования гипсовой формы вокруг выплавляемой формы и литника, нагревают для удаления пластика выплавляемой формы из гипсовой формы, после чего ведут заливку алюминиевого сплава в гипсовую форму под давлением и после затвердевания сплава гипсовую форму удаляют. Обеспечивается получение литого изделия с направленной равномерной ячеистой структурой из алюминиевого сплава с улучшенными механическими и эксплуатационными свойствами. 2 ил.

Наверх