Способ изготовления изделий с отверстиями

(53) 5 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ малого диаметра. Сущность изобретения; в форму в местах образования отверстий в изделии устанавливают вставки, выполненные в виде волокон с сечейием, соответствующим сечению отверстий. Изделие формуют путем заполнения пространства между вставками расплавом металла, Затем изделие охлаждают до затвердевания расплава и удаляют волокна, образуя отверстия, При этом волокна выполнены из стекловидного силикатного материала, отношение температуры размягчения которого к температуре расплава материала изделия более 1,03. отношение его коэффициента линейного расширения к коэффициенту линейного расширения материала изделия менее 0,2, а его прочностьне более предела упругости материала изделия. ысоким расходом дорого- мента из-за низкой его е узкими рамками его приения по размеру инструхарактеризуется встоящего инструстойкости, а такжменения (ограничмента).Известен способ изготовлен с отверстиями, по которому соб чок вставки в виде трубок, вводят и заполняют ее жидким металл полнителем,охлаждаютизделие отверстия обработкой торцов изПо этому способу использу трубы с размером внутреннего соответствующим отверстию в и получении отверстий малого д размер ограничен размерами т рые в свою очередь определяют гическими воэможностями пр ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 814588, кл. В 23 В 41/02,Авторское свидетельство СССРМ 455785, кл, В 21 0 53/02,Патент США М 3980747, кл. В 29 С 1/14,1976.(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЯ СОТВЕРСТИЯМИ(57) Использование: обработка металлов,касается изготовления изделий с отверстиями Бюл. М 46роизводственноеобьединениеи машиностроения "ЦНИИТбретение относится к области обраталлов и касается изготовления изотве стиями весьма малого Иэоботки меделий с рдиаметра.Известно выполнение отверстий малого диаметра в изделии путем их сверления. Однако данный способ требует использования сложного механического оборудования и характеризуется низкой производительностью. объясняемой невысокими скоростями резания и частым удалением инструмента из высверливаемого отверстия для извлечения из него стружки, Кроме того в этом способа необходим подвод к инструменту смазо но-охлаждающей жидкости. что приводит к использованию дополнительных специальных устройств и усложняет оборудование, Данный способ ия изделия ирают в пуих в форму ическим наи получают дел ия.ют готовые отверстия, зделии, При иаметра их рубы, котося техноло- оизводстватруб, Минимальный диаметр производимых труб ограничивается 0,3 мм это обьясняется тем, что отверстие трубы; являясь несплошностью материала, при уменьшении сечения трубы играет роль концентратора напряжений, что приводит к образованию дефектов на внутренней поверхности трубы. Кроме того, иэ-эа невозможности введения в трубу малых размеров (например капиллярную) оправки, дефекты на внутренней свободной поверхности трубы в процессе ее производства постепенно накапливаются и приводят к образованию трещин, разрывов. Кроме того, в данном способе материал труб и изделия разный, а значит возможно нарушение прочности их соединения между собой. Для обеспечения доста.точно прочного соединения необходимо предварительно трубы подвергать зачистке с целью улучшения адгезионных свойств. Однако поверхность труб малого диаметра трудно зачистить, требуется сложное оборудование и приспособления, что удорожает в конечном счете изделие и сужает возможности данного способа,Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является способ изготовления изделия с отверстиями из синтетических смол. Способ включает в себя установку в форму вставок в местах образования отверстий, формование изделия путем заполнения пространства между вставками расплавом материала изделия (термореактивной синтетической смолы), охлаждение. до затвердевания материала изделия и удаление вставок с образованием отверстий. Причем в качестве вставок используют волокна (синтетические) с сечением, соответствующим сечению отверстий,Недостаток известного решения - это его неприменимость при изготовлении изделий из металла. Во многих случаях требуются именно металлические изделия с отверстиями, что обьясняется специфическим комплексом физико-химических и механических свойств металлов. Однако по данному способу их сделать невозможно хотя бы по той простой причине, что синтетические волокна просто сгорят в расплаве металла, Вместе с тем следует отметить простоту известного способа и возможность получения отверстий весьма малого диаметра.Цель изобретения - расширение технологических возможностей за счет обеспечения изготовления изделий иэ металлов,Сущность способа заключается в следующем.В форму для изготовления изделия устанавливают вставки, которые выполняют в виде волокон и располагают соответственно тем местам, где предполагаются отверстия в изделии. Волокна укрепляют в поддерживающих устройствах, обеспечива ющих натяжение волокна и его устойчивость при заполнении формы, Форму заполняют расплавом металла, формуя тем самым изделие. Волокна выполняют из стекловидного силикатного материала. Ус павиями для выбора этого материала являются; отношение его температуры размягчения к температуре расплава материала изделия должно быть более 1,03; отношение его коэффициента линейного 15 расширение к коэффициенту линейного расширения материала изделия должно быть менее 0,2; его прочность должна быть не более предела упругости материала изделия, Эти условия позволяют обеспечить пол учение качественного отверстия весьмамалого диаметра, а также легко удалить остатки волокон из изделия. После заполнения формы иэделие охлаждают до затвердевания. В процессе эатвердевания 25 материал волокон, находящийся в сформи-.рованном отверстии, разрушается под дей-.ствием возникающих напряжений сжатия, Полученное изделие подвергают мехобработке, удаляют концы торчащих из него во локон, а отверстия образуют, удаляя изизделия оставшийся материал волокон любым известным способом (например, продувкой). Размеры получаемых отверстий определяются размерами используемых 35 стекловолокон, которые могут быть тонкой(0,05 - 1 мм), тончайшей (0.01 - 0,05 мм) и микронной толщины (менее 0,01 мм). Использование сплошного волокна, которое удаляют впоследствии, позволяет получить однород ное изделие с отверстиями.Условия выбора материала вставокобеспечивают их устойчивость при заполнении формы расплавом металла, отсутствие размягчения материала волокон, сохране ние первоначальной формы волокна, Крометого при затвердевании изделия обеспечивается разрушение волокон под действием возникающих в них напряжений сжатия, что позволяет облегчить извлечение материала 50 волокон из иэделия;Величина граничного соотношения в.1,03 выбрана потому, что при этом соотношении перепад указанных температур соизмерим с точностью измерения температур в 55 промышленности. Данное значение соотношения позволяет гарантированно обеспечить сохранение формы волокна, не дать егоматериалу размягчиться, При несоблюдении данного условия возможные скачки температуры расплава, нерегистрируемыеприборами, могут достигать значения температуры размягчения и приводить к потереформы волокна и к получению некачественного изделия.Соотношение коэффициентов линейного расширения материалов волокна и изделия менее 0,2 позволяет при охлаждении. изделия достаточно сильно сжать волокно,охваченное материалом иэделия, изменяющим свои линейные размеры, создать в материале волокна сжимающие напряжения,позволяющие разрушить монолитность материала волокна, При выходе за этот предел(т,е. более 0,2) сжатие волокна недостаточное, оно не разрушается под действием возникающих сжимающих напряжений так каких величина мала,Условие по прочности материала волокна обьясняется тем, что возникающие напряжения при сжатии волокна должны 20разрушать именно материал волокна, а неизделия, При этом материал изделия подвергается упругому воздействию, подчиняющемуся закону Гука, т.е. пластическогоизменения размеров изделия и его отверстий происходить не будет. В случае нарушения данного условия, изделие можетполучить необратимые изменения размеров, а волокно при этом не разрушится, чтоне позволит его удалить из изделия и не 30получится требуемое изделие.Использование в качестве материалаволокна стекловидных силикатов позволяетобеспечить хрупкое разрушение волокна накуски, что облегчает их удаление из иэделия, 35в противоположность когда разрушениепластическое, вязкое,Для получения после затвердевания изделия отверстий в нем, необходимо остаткиматериала волокон т,е. разрушенные волокна) удалить любымизвестным способом,Например, путем выпрессовки, сжатым воздухом, жидкостью под давлением и т.д.П р и м е р 1, Изготавливают матрицу изстали 12 Х 18 Н 9 Т диаметром 150 мм и толщиной 10 мм. Отверстия в матрице диаметром30 мкм расположены с шагом 50 мкм, Вкачестве вставок используют стекловолокно Ф 30 мкм из стекла "Викор 7900" (коэф. фициент линейного расширения 8 10 С ", .50температура размягчения 1500 С, прочность при растяжении не более 63 МПа). Длястали 12 Х 18 Н 9 Т коэффициент линейногорасширения составляет 95 10 С, пределупругости не менее 100 МПа, Стекловолок на располагают в форме в местах предполагаемых отверстий с шагом 50 мкм натягивая их на поддерживающее устройство, расположенное в форме, которую затем заполняют расплавом стали 12 Х 18 Н 9 Т при температуре 1400 + 50 С. После охлаждения металла изделие извлекают иэ формы, зачищают механическим путем его поверхность, удаляя при этом концы торчащих из иэделия волокон. Затем полученную заготовку матрицы с отверстиями, забитыми осколками стекла, подвергают обработке водой высо-кого давления, Для этого матрицу гидроизолируют и промывают забитые отверстия водой под давлением 0,5 МПа. После промывки получают требуемую матрицу,Отмечено, что использование в качестве материала волокна непрозрачного пирокерама марки 9606 с температурой размягчения 1350 С и коэффициентом линейного расширения более 20 10 С 1 не позволило получить изделия с требуемыми отверстиями, т,к. при заполнении формы расплавом металла даже с температурой 1320 й 50 С происходит размягчение материала волокна и потеря его формы, а при охлаждении и затвердевании металла материал волокна не разрушается. Величины напряжений воэнйкающих в нем недостаточно для его разрушения, Монолитный же материал вставки не удаляется, т.е, из-эа разницы в коэффициентах линейного расширения металла и пирокерама вставка получается прочно запрессованной в отверстии изделия.Таким образом способ позволяет расширить технические возможности путем осуществления возможности получения в металлическом изделии отверстий весьма малого диаметра, кроме того использование дешевых стекловолокон позволяет умень- шить затраты на производство таких изделий,Формула изобретенияСпособ изготовления изделия с отверстиями, включающий установку в форму вставок в местах образования отверстий, выполненных в виде волокон с сечением, соответствующим сечению отверстий, формование изделия путем заполнения пространства между вставками расплавом материала изделия, охлаждение до затвердевания материала изделия с последующим образованием отверстий удалением вставок, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения технологических воэможностей за счет обеспечения изготовления изделий из металлов, волокна выполняют из стекловидного силикатного материала, отношение температуры размягчения которого к температуре расплава материала изделия более 1,030 отношение его коэффи1780976 Составитель С.БелобородовРедактор В.фельдман ТехредМ.Моргентал Корректор Н.Милюкова Заказ 4240 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 циента линейного расширения к коэффициенту линейного расширения материала изделий менее 0,2, а его прочность не болеепредела упругости материала изделия,