УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМОМАТРИЧНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ РАСПЛАВОВ И ОТЛИВОК ИЗ НИХ

Заявляемая полезная модель относится к области технологического оборудования для создания композиционных материалов на алюмоматричной основе для машиностроения, авиационной техники и др.
Уровень техники.
Известно оборудование для получения композиционных расплавов на основе алюминия и его сплавов. Технологическое оборудование обеспечивает механическое замешивание в расплав нерастворимых в нем твердых частиц с помощью различных видов мешалок, вдуванием с помощью газовой струи, с помощью центробежных сил и др. (см. патент США №3951651, 1976; заявка ФРГ №2511381, 1976)
Наиболее близким аналогом является устройство для получения литых композиционных расплавов на основе алюминия, включающая тигель с нагреваемой печью, приводной вертикальный вал с импеллером-лопастным винтом на конце, выполненный из титана с азотируемой поверхностью, дозатор дисперсного материала - наполнителя и транспортный трубопровод для подачи дисперсного материала - наполнителя транспортируемым газом (см. патент РФ №2186867, опубл. 2002).
Недостатком известного устройства является существенная неравномерность распределения дисперсного материала - наполнителя в алюмоматричной основе.
Композиционные материалы получили условное математическое обозначение: 1+1>2, которое можно объяснить, как соединение положительных свойств исходных двух компонентов дает синергетический эффект, превышающий суммарный.
Сущность заявленной полезной модели.
Установка для получения алюмоматричных композиционных расплавов и отливок из них включает тигель с нагревательной печью, приводной вертикальный вал с импеллером - лопастным винтом на конце, выполненный из титана с азотируемой поверхностью, дозатор дисперсного материала - наполнителя и транспортный трубопровод для подачи дисперсного материала - наполнителя транспортируемым газом, отличается тем, что в транспортируемом трубопроводе коаксиально размещен приводной вертикальный вал лопастного винта, причем на внешней поверхности приводного вертикального вала по всей его длине выполнен винтовой шнек, который совместно с транспортирующим газом осуществляет подачу дисперсного материала - наполнителя в тигель с алюмоматричным расплавом, а тигель снабжен ограничительной крышкой для вращаемого алюмоматричного расплава.
Установка снабжена герметичной камерой для заливаемых литейных форм, размещенной под нагреваемой печью, а в донной части тигля выполнен шиберный затвор и расположен трубопровод подачи расплава в литейную форму.
Установка отличается тем, что глубина погружения лопастного винта в алюмоматричный расплав составляет не менее 0,75 высоты расплава в тигле.
Установка отличается тем, что нижний торец трубопровода подачи дисперсного материала - наполнителя в среде транспотируемого газа из дозатора расположен на расстоянии не менее 20 мм от горизонтальной плоскости вращения импеллера.
Достигаемый технический результат заключается в повышении равномерности распределения дисперсных материалов - наполнителей в алюмоматричном расплаве за счет сочетания механического перемешивания алюмоматричного расплава лопастным винтом, продувкой в среде транспортируемого газа через толщу алюмоматричного материала и предотвращения окомкования дисперсного материала - наполнителя с помощью транспортируемого шнека на приводном вертикальном валу с лопастным винтом, пульсацией транспортируемого газа и/или реверсированием вращения лопастного винта.
Заявляемая ПМ поясняется чертежами, на которых представлены на:
Фиг.1 - общий вид установки;
Фиг.2 - сечение по А-А на фиг.1.
Установка включает следующие конструктивные элементы: сливной металлопровод 1, шиберный затвор 2, лопастной винт 3, нагревательные элементы 4, тигель 5 для алюмоматричного расплава, бункер-дозатор 6 для дисперсного материала - наполнителя, механизм передачи 7, привод 8, трубопровод 9 для подачи транспортируемым газом дисперсного материала-наполнителя, ограничительная крышка 10 для вращаемого алюмоматричного расплава, нагревательная печь 11, камера (герметичная) 12 для размещения заливаемых литейных форм (на чертежах не показана) и приводной вертикальный вал 13 с возможностью реверсивного вращения лопастного винта 3.
Работа установки.
В тигель 5, размещенный в нагревательной печи 11 загружают в твердом виде или заливают алюмоматричный расплав. Лопастной винт 3, закрепленный на вертикальном приводном валу 13, погружают в алюмоматричный расплав и придают ему вращение от привода 8. Одновременно из бункера-дозатора 6 через транспортируемый трубопровод 9, охватывающий приводной вертикальный, вал 13 со шнеком на наружной поверхности (на чертежах не показан) и с помощью транспортируемого газа (азот, аргон и др.) подают дисперсный материал - наполнитель. За счет барботажа транспортируемого газа и вращения лопастного винта 3 частицы дисперсного материала - наполнителя распределяются в алюмоматричном расплаве равномерно. Кроме того, этому способствует предотвращение самопроизвольного комкования (агломерации) дисперсного материала - наполнителя, что снижает его сыпучесть, за счет шнека на приводном вертикальном валу 13 в сочетании с пульсацией транспортируемого газа. Координаты конца трубопровода 9 подводящего дисперсный материал - наполнитель обеспечивают его оптимальный режим раздробления и разгона. Кроме того, этому способствует предотвращение самопроизвольного комкования (агломерации) дисперсного материала - наполнителя, что снижает его сыпучесть, за счет шнека на приводном валу 13 в сочетании с пульсацией транспортируемого газа и возможностью реверсного вращения лопастного винта 3.
Газовые пузырьки транспортирующего газа барботируют в алюмоматричном расплаве и под действием центробежных сил выталкиваются на свободную поверхность параболоида вращения, за счет чего происходит рафинирование алюмоматричного расплава от газовых включений и равномерное распределение дисперсного материала - наполнителя в алюмоматричном расплаве.
Предлагаемая установка позволяет осуществлять получение композиционных алюмоматричных расплавов и при применении нанодисперсных материалов наполнителей.
После завершения технологического цикла приготовления композиционных алюмоматричных расплавов, прекращают подачу дисперсного материала - наполнителя, но не прекращают некоторое время (5-7 секунд) подачу транспортируемого газа. Далее производят его (расплава) разливку, открыв в донной части тигля 5 шиберный затвор 2, расплав подают через сливной металлопровод 1 в литейную форму (на чертежах, не показана) расположенную в камере 12.