Способ получения композиционных отливок

СОЮЗ СОВЕ ТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1)5 В 22 О 19/О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕОННЫХ ОТЛИВОК(57) Изобретение относитучения армированных отлиспользовано при изготционных отливок пропитк НИЯ КОМПЗЗИ я к области полвок и может быть влении композий пористой осноФиг. Р ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Волгоградский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССРМ 416155, кл. В 22 О 19/02, 1974,Авторское свидетельство СССРМ 531645, кл. В 22 О 19/02. 1976,.Ы 2 1668026 А 1 вы расплавленным металлом. Целью изобретения является повышение плотности композиционной отливки и упрощение технологии изготовления, Для этого пористый каркас 1 помещают с зазором по отношению к пропитывающему металлу 3, до нагрева и расплавления металла 3, вакуумируют каркас 1 и металл 3 через штуцер 5 при закрытом штуцере 6, после чего нагревают пористый каркас и пропитывающий металл до расплавления последнего и температуры пропитки, не прекращая вакуумирования, После появления паров пропитывающего металла со стороны пористого каркаса 1, противоположной зазору, вводят пропитывающии металл 3 в контакт с пористым каркасом и ведут пропитку, подавая избыточное давление на зеркало пропитывающего металла 3 через штуцер 6, 2 ил.Изобретение о 1 носится к области изготовления отливок из композиционных материалов, а именно отливок из пористой основы, пронитываемых жидким металлом,Цель изобретения - повышение плотности композиционной отливки и упрощение технологии изготовления,На фиг.1 показано взаиморасположение пористого каркаса и пропитывающего металла при вакуумировании; на фиг,2 - то же, при пропитке,Способ осуществляют следующим образом,Пористый каркас 1 располагают в цилиндре 2 с зазором по отношению к пропитывающему металлу 3, находяще;1 уся в цилиндре 4. Через штуцер 5 в каркасе и над металлом создают вакуум, Штуцер 6 служит для создания избыточного давления при пропитке,При осуществлении способа вакуумирование пропитывающего металла 3 производится через пористый каркас 1 путем откачивания воздуха через штуцер 5 при перекрытом шуцере 6. После достижения требуемого разрежения производится нагрев пористого каркаса 1 и пропитыва .- щего металла 3 до температуры, на 30 - 200 С превышащей температуру плавления последнего при включенном вакуумном насосе и закрытом штуцере 6; При этом пропитывающий металл 3 расплавляется и с зеркала его, находящегося в цилиндре 4, начинается испарение Пары пропитывзющего металла проходят через пористый каркас 1 создава ", на сте ках его несплошностеи промежуточное покрытие (фиг,1), После появления паров пропитывающего металла в камере цилиндра 4 со стороны пористого каркаса 1 пг 1 отиеоположной зазору между пористым каркасом и пропитывающим металлом 3, что сб вегствует образованию промежуточн о ",скрытия из пропитывающего металла на стенках несплошностей пористого каркаса 1, через штуцер 6 подается избыточнее давление на зеркало пропитывающего металла и последний вводится в контакт с пористым каркасом. за счет чего производится пропитка. При пропитке пропитывающий металл проходит по несплошностям пористого каркаса, стенки которых покрыты адгезионным промежуточным слоем пропитывающего металла, образовавшимся при прохождении его паров через пористый каркас, Это обеспечивает смачивание пропитывающ гм металлом стенок несплошностей г 1 ористогс каркаса и его прони нов 1 ие в мельчайшие 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 поры, а следовательно, эффективную пропитку,Размещение пористого каркаса с зазором по отношению к пропитывающему металлу позволяет создать возможностьзаполнения этого зазора парами пропитывающего металла,Размещение пористого каркаса без зазора по отношению к пропитывающему металлу резко ограничивает площадьиспарения последнего сечением пор каркаса и существенно снижает интенсивностьисг 1 арения.Вакуумирование зазора через пористый каркас до нагрева позволяет избежатьдополнительного окисления пропитывающего металла при его расплавлении,Вакуумирование после нагрева и расплавления пропитывающего металла приводит к окислению его поверхности и,следовательно, снижению интенсивностииспарения эа счет наличия на поверхностиокисных пленок, а также к ухудшению условий пропитки за счег перекрывания сеченияпор твердыми окислами,Нагрев прогитывающего металла и пористого каркаса позволяет пропускать парыпропитывающего металла через пористыикаркас в направлении создания вакуума,при этом на несплошностях пористого каркаса образуется покрытие иэ пропитывающего металла в виде адгеэионного слоНагрев металла позволяет расплавитьего и получить пары.Нагрев каркаса обеспечивает отсу 1 стеие интенсивной конденсации паров металла в объеме каркаса, прилегающем к зазору,что позволяет получить покрытие на несплошностях во всем объеме каркаса,Появление паров пропитывающего металла со стороны пористого каркаса. противоположной зазору, позволяет определитьмомент, когда на всех несплошностях пористого каркаса образовалось промежуточноепокрытие. позволяющее обеспечить смачивание пропитывающим металлом пористогокаркаса при пропитке.Введение пропитывающего металла вконтакт с пористым каркасом и проведениепропитки под давлением, подаваемым назеркало пропитывающего металла, позволяют эффективно и производительно заполнять несплошности пористого каркаса.Обеспечение контакта позволяет производить пропитку. Создание давления назеркале пропитывающего металла обеспечивает эффективность и производительн .1 сть пропитки,П р им е р 1. По предлагаемому способу был получен композиционный материал сиспользованием в кдчесгне пористого каркаса граФита ГЭ с порис остью 24% и н качестве пропитывдющего металла сурьмы марки СУО содержание сурьмы 99,б%). Твердая сурьма засыпалась н ци линдр 4, имевший внутренний диаметр 160 мм. С цилиндром 4 герметично соби рался цилиндр 2 с размещенным в нем графитовым каркасом. Диаметр грдфитового каркаса 100 мм, его длина 100 + 2 мм, 10 Графитовый каркас крепился н цилиндре 2 с помощью кольцевого упора и нажимного кольца таким образом, что зазор между графитовым каркасом и зеркалом расплавленной сурьмы составлял 5 2 мм, Г 1 осле 15 сборки цилиндров 2 и 4 цооизнодилось вакуумиронание полостей цилиндров 2 и 4 через штуцер 5 при закрытом штуцере 6 до давления 0,01 МПа, Затем не прекращая вакуумиронания нагревали усгднонку в 20 печи до 6505"С, что на 20 С превышает температуру плавления сурьмы После расплавления сурьмы производилась и."отермическая выдержка в течение 20 мин при включенном вакуумном насосе для 25 прохождения паров сурьмы через графитоный каркас. Наличие пэров сурьмы в пц лонги цилиндра 2 со стороны графитового каркаса, обрат ой зазору, фиксировалось по осаждению сурьмы нд стенке стекпян ной трубки, вмонтирондннои н тГбопровод, соединяющий штуцер 5 с ндпумным насосом, В рассматривдемол примере осаждения сурьмы на поверхности стеклянной трубки после выдержки 20 лин не 35 зафиксировано, После ныдержки 20 мин штуцер б был открыт нд зеркало жидкого металла было подано давление 15 УПа и произведена пропитка с последующим охлаждениел установки. После пропитки иэ 40 композиционного материалд были изготовлены микрошпифы дпя определения степени заполнения пор графитового каркаса сурьмой. Исследования показали, что остаточная пористость графита составляет 45 3%, т.е. удалось запплнлть около 65;4 имеющихся пор. П р и м е р 2 По предлагаемомч способу был получен композиционный;латери ал, аналогичный описанному в примере 1, Конструктивные параметры установки, размеры графитового каркаса и последовательность технологических операций также аналогичны описанным в примере 1. Нагрев 55 установки производился до ббО +5 С, что на 30 С превышает температуру плавления сурьмы. После выдержки 20 мин при 660 С и работающем вакуумном насосе на внутренней поверхности стеклянной трубки трубопровода вакуумного насоса появился слабый налет сурьмь,. Пропитка производилась аналогично примеру 1. Исследования микрошлифов показали наличиее остаточной пористости 2,5 , что свидетельствует о заполнении около 90)ь имеющихся порП р и м е р 3. По предлагаемому способу был получен композиционный материал, аналогичный описанному в примерах 1 и 2. Конструктивные параметры установки, размеры графитового каркаса и последовательность технологических операций также аналогичны описанным в примерах 1 и 2, Нагрев производился до 745 ".5"С, что нд 115 С превышает температуру плавления сурьмы, После выдержки 8 мин при 745 С и работающем вакуумном насосе на стенке стеклянной трубки трубопровода вакуумногс насоса появился интенсивный налет сурьмьц Пропиткд проводилась аналогично примерам 1 и 2. Исследования микрошлифов показали отсутствие остаточной пористости,П р и м е р 4, По предлагаемому способу был получен композиционныи материал, аналогичный описанному н примерах 1 - 3. Конс;руктивные параметры установки, размеры графитового каркаса и последовательность технологических операций также аналогичны примерам 1 - 3. Нагрев производился до 830 + 5 С, что на 200"С превышает температуру плавления сурьмы После выдержки 2 мин при 830 С и работающем вакуумном насосе на внутренней поверхности стеклянной трубки трубопровода вакуумного насоса появился интенсивный налет сурьмы, Пропитка производилась аналогично примердм 1 - 3. Исследования микрошлифов показали остаточную пористость 0,8 что свидетельствует о заполнении 98 пор графитового каркаса.П р и м е р 5. Г 1 о предлагаемому способу был получен композиционный материал, ; алогичный описанному в примерах 1 - 4, 1,онструктивные параметры установки, размеры графитового каркаса и последовательность технологических операций также аналогичны описанным н примерах 1 - 4. Нагрев производился до 850 ч. 5 С, что на 220"С превосходит температуру плавления сурьмы, После выдержки 2 мин при 850 С и работающем вакуумном насосе на внутренней поверхности стеклянной трубки трубопровода вакуумного насоса появился1668026 Формула изобретения Способ получения композиционных отливок, включающий нанесение на армирующие волокна каркаса покрытия из Составитель Ю,ЯковлевРедактор О.Юрковецхая Гехред М Моргентал Корректор В,Гирняк Заказ 2608 Тира к 484 Подписное ВНИИПИ государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035 Москва Ж, Ра"нская наб., 4/5 Произвол.геенно-издателы хил комбинат "Патент", г. Ужгород ул.Гагарина, 101 интенсивный налет сурьмы, Пропиткв производилась аналогично примерам 1 - 4, Исследования микрошлифов показали остаточную пористость 5, что свидетельствует о заполнении около 80 имеющихся пор Вероятно, это происходит из-за снижения эффективности образования промежуточного покрытия на стенках несплошностей графитового каркаса ввиду высокой температуры его нагрева, а также из-за чрезмерной усадки сурьмы в порах при охлаждении в интервале от 850 С до 630 С. пропитывающего материала, нагрев каркаса до температуры на 30 - 200 С выше температуры плавления пропитывающего металла, осуществление контакта каркаса с 5 пропитывающим металлом и пропитку каркаса пропитывающим металлом под избыточным давлением, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что. с целью повышения плотности композиционной отливки и упрощения технологии 1 О изготовления, промежуточное покрытие наповерхности пор каркаса наносят путем пропускания через пористый каркас паров пропитывающего металла, а пропитку каркаса пропитывающим металлом ведут после 15 появления паров пропитывающего металласо стороны каркаса, противоположной поверхности контакта с пропитывающим металлом,