Способ получения пористых отливок

Союз Соаетскик Социалистических Республик(22) Заявлено 060979 (2 ) 2814885/22-Ос присоединением заявки Йо -(23) ПриоритетОпубликовано 150981, Бюллетень Й 9 34Дата опубликования описания 150 981 22 2 27/10 т22 С 1/08 Госуд ственный квинтетСССРам нзобретеинйоткрытнй 3) УДК 621, 746, . 58 (088. 8).А. Бочк 1) Заявитель титут теплофизнкн Сибирског лення АН СС 4) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ ОТЛИВ г и л п Изобретение относится к металлурии и может быть использовано при эготовлении пористых фильтров, катаизаторов, облегченных деталей, комозиционных материалов.Известен способ получения пористых металлических мембран, заключающийся в том, что из заготовки из сплава основного и вспомогательного металла вспомогательный металл удаляется отгонкой в вакууме прн температуре, лежащей ниже температуры плавления основного металла, и с помощью растворителя, действующего избирательно 1 . 15Однако этот способ технологически сложен, прн производстве массивных заготовок обладает малой производительностью, вспомогательный металл не может быть полностью удален из 20 замкнутых пор основного металла.Наиболее близким решением к предлагаемому является способ получения пористых отливок иэ сплавов, заключающийся в том, что сплав, залитый в форму и выдержанный в термостате при постоянной температуре, лежащей в интервале кристаллизации сплава, подвергают действию избыточного давления, в результате которого уда ляется жидкая фаза из межкристаллитных пространств (2 .Однако этот способ может быть использован для получения отливок только иэ сплавов с достаточно большимтемпературным интервалом ликвидус-солидус. Способ требует тщательного термостатироваиия, что связано с непро".изводительными затратами времени,а в процессе длительного термостатирования сплава в интервале кристаллизации происходит образование неоднородности состава по объему отливки.Например, реализация этого способадля отливок из сплава свинца с висмутом показывает, что отливки имеютповышенное содержание свинца в нижнейчасти и повыаенное содержанием висмута в верхней части.Цель изобретения - получение заданной величины пористости и повышениеравномерности ее распределения в объеме отливки, изготавливаемой иэ сплава или из чистого металла,Поставленная цель достигается тем,что в способе, включающем заполнениеФормы расплавом и приложение избыточного давления для удаления жидкойфазы из межкристаллитного пространства через стенку форьая, перед прило 663172жением давления расплав н форме при-водят н движение, преимущественно вращением формы со энакопеременным ускорением или электромагнитной мешалкой,которое прекращают в момент времени,определяемый из формулы ПИ ") юо10 где П - требуемая пористость отлив-ки, Ъ; 10момент времени, н которыйподают избыточное давлениес - момент времени начала кристаллиэации;с - момент времени окончанияб35кристаллизации в форме, еслибы избыточное давление не подавалось. Численные значенияопределяются интервалом времени от общего нача Ола отсчета времени,после чего прикладывают избыточноедавление для удаления жидкой Фазы,причем отсчет времени начинают когдатемпература р находится в интерваге между температурой заливки итемпературой ликнидуса.На биг. 1 приведена термокинетическая диаграмма охлаждения расплава; на фиг, 2 впринципиальная схема реализации способа. ЗОПолучение отливок данным способомпроиэнодят следующим образом.При температуре расплава формачастично погружается в расплав изаполняется до нужного уровня по 35принципу сообщающихся сосудов. Вклю чают прибор для записи температуры,отключается обогрев тигля и начинаютвести процесс естественного охлаждения вместе с расплавом и формой.Прбизвольно выбранная температураТ принимается за начало отсчета вреОмени. Включается перемешивание рас"плана. Записывается термограмма охлаждения, условно показанная на Фиг. 1для чистого металла (кривая 1) исплава (крнвая 2) . Начало 1 и окончание 1 кристаллизации расплавав тигле и в Форме на термограммеОтражается характерными переломами.В момент временимежду началом 50и окончанием кристаллизации перемешивание прекращается. Форму извлекаютиз расплава, уплотняют верхней частьюпо Фланцу и подают избыточное давле"ние газа или инородной с расплавом 55жидкости для удаления жидкой Фазы иэмежкристаллитных пространств отливкив Форме.В обогреваеьый тигель с расплавом 1 помещается Форма 2 с проницаемым дном. Заливка расплава в формуздесь осуществляется сквозь проницаемое дно при частичном погруженииформы в расплав. Возможно применениемешалки 4 для перемешивания расплава д в форме. Патрубок с фланцем 3 служит для подачи избыточного давления термопара 6 и самопишущий потенциометр 5 КСП-для измерения температуры,Материалы элементов конструкции соответствуют используемому расплаву по условиям химической стойкости и прочности.При постоянном по времени теплоотводе от тигля и формыобъем твердой фазы Чэ , образовавшейся в Форме к моменту времени 1 , приблизительно пропорционален отрезку временич,:к(-,), (1)где К - коэффициент пропорциональности.Объем. жидкой Фазы соответственно равенЧ, -хс 1 -+), И)поэтому пористость отливки после удаления жидкой фазы составляет, ФЭта Формула, естественно, не учиты" нает ряд эффектон, сопровождающих процесс получения отливки: смачивание твердой фазы жидкой, возможная усадка твердой фазы при удалении жидкой, непостоянство теплофизических параметров системы от температуры. Однако на практике она может быть применена для определения пористости полученной отливки, либо в преобразованном виде - для определения момента времени, н который следует подавать избыточное давление для получения отливки с заданной пористостьюП(УОО, (4)После охлаждения формы отливка может быть вынута из нее и процесс получения отливки по данной схеме может быть повторен, Величины 1 э и 1(, используемые для расчетов по Формулам (3) и (4), определяются иэ термограммы охлаждения, полученной беэ операции подачи избыточного давления.Примеры получения реальных отливок.1. Отливка иэ олова цилиндрической формы диаметром 35 мм и нысотой 10 мм, Форма с проницаемым дном из химического стекла. Заливка расплава в форму производится при 260 С, охлаждение начиналось на воздухе. При температуре Тэ = 250 С, включается запись термограмьы, перемешивание и начинается отсчет времени. Перемешивание здесь осуществляется неравномерным враще нием формы. Кристаллизация начинается при е=30 с и происходит в дальнейшем при 208 С. При= 270 с бы-"ло прекращено перемешивание расплава в форме, подано избыточное давление воздуха 0,1 атм и удалена жидкаяфаза иэ межкристаллитных пространствотливки. Окончание кристаллизациив тигле было отмечено на термограмме при йэ = 388 с. Ожидаемая пористостьотливки М 8 -2.70-,ц - р - 4 ООЗЪ. Г 0 16 мин 4%смин 26 с бйин 42 с. - 1 мин 46 с фактическая пористость отливки составляет 37,2. 4 ОПредлагаемый способ изготовленИя пористых отливок по сравнению с известнымн обеспечивает возможность получения пористых отливок с более однородными по объему пористостью и составом, что важно в большинстве случаев использования пористых материалов; снижение затрат времени на термостатирование и на технологическое оборудование, что важно для увеличения производительности и сниФактическая пористость отливки, измеренная после окончательного остывания формы и изъятия из нее отливки, составляет около 30.2. Отливка из сплава Вуда диаметром 19,5 мм, высотой 12,3 мм, Форма с проницаемым дном иэ химического стекла. Заливка расплава в форму при 150 С. Охлаждение тигля с формой и расплавом на воздухе. При температуре То 140 С - начало отсчета времени, начало переманивания и включение записи термограммы. Перемешивание в этом случае производится про стым покачиванием формы вручную. При 1- 1 мин 46 с на термограмме отмечено начало кристаллизации, При 1 ъ 10 мин 26 с было прекращено перемешивание и подано избыточное дав 30 ление 0,05 атм. При : 16 мин. 42 с на термограмме отмечено окончание кристаллизации в тигле. Ожидаемая пористость отливки жения себестоимости при производствепористых материалов 1 возможностьполучения пористых отливок как изсплавов, так и из чистых кристаллических материалов, что позволяет расширить ассортимент пористых изделий,диапазон и эффективность их применения в технике,формула изобретенияСпособ получения пористых отливок, включающий заполнение Формы расплавом, приложение избыточного давления для удаления жидкой фазы из межкристал. литного пространства через цроницаемую стенку формы, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью получения заданной величины пористости и повышения равномерности.ее распределения в объеме отливки, перед приложением давления расплав.в форме приводят в движение, преимущественно вращением Формы со знакопеременным ускорением или электромеханической мешалкой, которое прекращают в момент времени, определяемый из формулы.п(ььь)э 100где Ь - время достижения расплавомтемпературы солидуса длячистых металлов - времяокончания кристаллизации;Ф, - время достижения расплавомтемпературы ликвидса, длячистых металлов - времяначала кристаллизации;й - необходимая пористость отливки, Ъ,после чего прикладывают,.избыточноедавление для удаления жидкой фазы,причем отсчет времени начинают винтервале температур расплава оттемпературы заливки до температурыликвидуса.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 127410, кл. С 22 С 1/08 19602. Авторское свидетельство СССР863172 Ътераяща, фС Составитель В,Николаевасарда Техред Ж, Кастелевич КорректОР С, Шекм едакт 1/17 Тираж ВНИИПИ Государств по делам иэобрет 113035, Москва, ЖЗаказ Проект П "Патент", г. Ужгоро фил 4 %. 872 Подписнонного комитета СССРний и открытий35, Раушская наб д. 4/5