УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК

Устройство для получения отливок.
Решение относится к области литейного производства, а именно, к обработке отливок при их затвердевании.
Известно устройство для модифицирования и легирования алюминиевых сплавов (свид. на полезную модель JV 24835, С22В9/00, 2002), в котором элементы для модифицирования и легирования в жидкий металл вводятся электрохимическим способом из их соединений под действием электрического поля определенной полярности.
Устройство включает емкость с установленными в ней электродами и средство ввода легирующих и модифицирующих смесей. В качестве таких смесей использованы твердые электролиты с суперионной проводимостью совместно с химическими соединениями вводимых компонентов, заключенные в насадке, установленной на электроде.
Равномерность распределения элементов в объеме металла за счет их активации под действием электрического поля исключает возможность их локального фиксирования с достаточно высокой концентрацией на определенном участке слитка. Высокие скорости электрохимических процессов термодиффузии и конвективных потоков в жидком металле ограничивают применение данного устройства для локальных осаждений.
Эти недостатки устраняются предлагаемым решением.
Решаемая задача - расширение возможности использования устройства для получения отливок с заданным слоем элемента покрытия в процессе затвердевания отливки в форме.
Технический результат - получение равномерного по качеству: составу, пористости и задаваемой толщине покрытия на затвердевающих в форме отливках без нарушения морфологии структуры.
Этот технический результат достигается тем, что в устройстве для получения отливок, содержащем форму, электрод и твердые электролиты с суперионной проводимостью совместно с химическими соединениями, вводи2002126155
- lilillilllllililillllliini
20fl21 2.6155
МКл 7C 22B 9/00
мыми в металл, последние нанесены на новерхность формообразующих частей формы в виде слоя, обеспечивающего необходимый состав и толщину покрытия на отливке в процессе ее кристаллизации.
Слой твердого электролита с суперионной проводимостью совместно с химическими соединениями элемента-носителя под действием электрического поля переменной (или постоянной) полярности разлагается на элементы, которые импульсно или непрерывно осаждаются на поверхности затвердевающего металла отливки, образуя покрытие.
Предлагаемое устройство приведено на фигуре.
Устройство состоит из литейной формы 1, выполненной из токопроводящего графита или нитрида кремния, внутренняя поверхность формы 1 покрыта слоем 2, участвующим в электрохимических токообразующих реакциях. Внутреннюю полость отливки 3 формирует токопроводящий графитовый электрод 4 с покрытием 5, выполняющим аналогичную функцию слоя 2.
К форме 1 и электроду 4 подвод тока осуществлен алюминиевыми шинами 6, 7, изолированными от термоизоляционного слоя 8 и формы 9 изоляторами 10, 11, 12 служащими для фиксации всех сборочных деталей. Форма 1 имеет заливочное отверстие 13 и выпор 14.
Устройство для нанесения покрытий на сплошные отливки состоит из аналогичной литейной формы 1 с покрытием - слоем 2. Подвод тока к форме 1 и жидкому металлу осуществляется алюминиевыми шинами 6, 7, изолированными от термоизоляционного слоя 8 и формы 9 изолятором 10. Перемещение электрода 4 ограничивается специальной шайбой.
Электрод 4, форма 1 подсоединяются к схеме управления, блоки которой на чертеже не приведены. Электрод 4 снабжен дополнительно резистором защиты, который на чертеже не указан, он ограничивает токовые режимы.
Форма 1 и электрод 4 выполнены из электрохимически нейтрального материала - графита, обладающего хорошей электропроводностью, в качестве покрытия использованы твердые электролиты с суперионной проводимостью, совместно с химическими соединениями вводимых компонентов.
Устройство работает следующим образом.
На поверхность формы 1 наносят слой 2 толщиной 2-2,5 мм инжекционным способом. Поверхность формы 1 перед заполнением жидким металлом имеет температуру 250 - 300 °С.
Аналогичным способом наносят поверхностный слой на образующую поверхность полости электрода 4. Устанавливают изоляторы 10, 11, 12, засыпают термоизоляционную смесь в слой 8 между формой 1 и токонепроводящей формой 9. Через отверстие 13 заливают жидкий металл до появления его в выпоре 14.
Оптимальная скорость имплантации в скелет кристаллической рещетки кристализующегося сплава ионов (катионов) и атомов элементов, образующихся в результате электрохимических реакций под действием электрического тока, обеспечивается составом слоя покрытия формы и электрода, которые входят в электрохимическую ячейку.
С (-)Электролит с высокой
формапроводимостью, с провоцирующими ионами (+)Me и соединения имплантирующего элеменОкончание процесса осаждения фиксируется по резкому возрастанию тока в системе.
Толщина слоя покрытия на отливке определяется рентгеноструктурным анализом и на микрощлифах, а глубина диффузионного проникновения на твердомере типа ТЩмрористость покрытия на микроскопе типа МИС 11. Работа установки обеспечивает заданное качество и скорость покрытия на полых отливках при переменном напряжении заданной частоты, что повышает выход годного металла за счет устранения пассивации электродов.
формообразующий
стержень та покрытия
ЧТО не обязательно для сплошных отливок, где можно применять постоянную полярность напряжения. Переменное напряжение обеспечивает более мелкокристаллические осадки с меньшей пористостью.
Предлагаемое устройство испытано на отливках из алюминиевокремниевого сплава АК12М2МгН (АЛ25) со слоем, участв5тош;им в электрохимических реакциях, состава - 65 % ZnO2, 5 % MgCb и 30 % |3 - алюмината Na при напряжении 3,5 В со скоростю затвердевания 10 °/мин. Глубина слоя покрытия на отливке 0,4 мкм с шириной полосы внедрения 0,55 мкм. Пористость покрытия 0,08 % до глубины травления 0,1 мкм. Неравномерность покрытия отливки составляла 0,1 % по наружной и 0,15 % по внутренней поверхностям.
Использование слоя электролита в качестве покрытия на токопроводяш;ей форме, с элементами с суперионной проводимостью и провокаторами обеспечивает условия, достаточные для внедрения в скелет затвердеваюш,его металла легируюш;их компонентов и модификаторов и дальнейшее их осаждение на поверхности.