УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТЫХ ОТЛИВОК ПРОПИТКОЙ

Полезная модель относится к литейно-металлургическому производству, в частности, к изготовлению пористых заготовок из разных металлов и сплавов, используемых для изготовления деталей в машиностроении и других отраслях промышленности.
Известна литейная металлическая форма с выпором и с нижним подводом металла, которую заполняют гранулами из водорастворимой соли, а затем пространство между гранулами заливают расплавленным алюминиевым металлом или сплавом и др.
Основным недостатком формы является невозможность изготовления пористых отливок пропиткой (фильтрацией) расплавом легкоплавких тяжелых металлов (Zn, Pb, Sn) и их сплавов и др., так как гранулы водорастворимых солей будут всплывать и вместе с расплавом уходить в выпор (Исследование процессов формирования пеноалюминия фильтрацией через водорастворимые соли // Технология легких сплавов, 2011, №4; с. 74-78, с. 75! - рис. 1. Тепловые условия формирования пеноалюминия фильтрацией через водорастворимые соли // Литейщик России, 2011, №6; с. 43-45, с. 44! - рис. 1 и рис. 2).
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является кокиль (металлическая форма) для изготовления пористых отливок из алюминия и его сплавов вакуумной пропиткой водорастворимых наполнителей, содержащий корпус, днище, наполнитель и вакуум-провод (Пористый литой алюминий // Литейное производство, 1997, №8-9; с. 56-57, рис. 1. Получение пропиткой пористых отливок из алюминиевых сплавов // Литейное производство, 2010, №5; с. 14-15, рис. 5 - прототип.).
Недостатками данного кокиля (металлической формы) при использовании его для изготовления пористых отливок из металлов и сплавов, в том числе из легкоплавких тяжелых металлов (Zn, Pb, Sn и др.) и их сплавов, как отмечают сами авторы, является всплывание частиц (гранул) наполнителя при пропитке, необходимость устанавливать стекловолоконные фильтры на каркасе, препятствующие всплыванию, или "спекать каркас наполнителя из водорастворимых солей щелочных металлов и укладывать его в форму", а затем производить пропитку, что требует дополнительных материальных затрат (Сплавы для изготовления пористых отливок пропиткой водорастворимого наполнителя // Литейное производство, 2013, №8; с. 2-5, с. 3!).
пл
пл
пл
3
3
3
Техническим результатом заявляемого устройства является создание нового типа устройства для изготовления пористых отливок из металлов и сплавов пропиткой (фильтрацией), в том числе из легкоплавких тяжелых металлов (цинка - t=419°C, ρ=7,14 г/см; свинца - t=327°C, ρ=11,34 г/см; олова - t=232°C, ρ=7,28 г/см) и их сплавов, обеспечивающего надежную работу без всплывания порообразующего наполнителя, позволяющего осуществлять в нем одновременно плавление шихты, формование, пропитку и затвердевание получаемой пористой отливки.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для изготовления пористых отливок пропиткой, содержащем корпус, порообразующий наполнитель и металлическую шихту, корпус разделен металлической сетчатой заслонкой на нижнюю и верхнюю части, при этом нижняя часть состоит из двух симметричных, спаренных между собой половин с газоотводными каналами, выполненными в плоскости сопряжения, установленных в поддоне, имеющем форму стакана, и засыпки порообразующего наполнителя, а верхняя часть выполнена в виде надставки-тигля с нависающим буртом и съемной крышкой с газоотводными отверстиями с расположенной в нем на металлической сетчатой заслонке порцией металлической шихты.
При этом засыпка порообразующего наполнителя выполнена из гранул пенополистирола с упрочняющей оболочкой.
А также засыпка порообразующего наполнителя выполнена из металлических или керамических полых оболочек.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено устройство (продольный четвертичный разрез); на фиг. 2 - гранулы пенополистирола с упрочняющей оболочкой (в разрезе); на фиг. 3 - полые металлические или керамические оболочки (в разрезе).
Устройство для изготовления пористых отливок пропиткой (фильтрацией) содержит корпус, состоящий из двух частей: нижней 1 и верхней 2, разделенных металлической сетчатой заслонкой 3. Нижняя часть 1 состоит из двух симметричных, спаренных между собой половин 4 и 5 с газоотводными каналами 6, выполненными в плоскости сопряжения (разъема), установленных в поддоне 7, имеющем форму стакана. В полости, образованной симметричными половинами 4 и 5 расположена засыпка 8 порообразующего наполнителя. Верхняя часть 2, состоящая из надставки-тигля 9 с нависающим буртом, съемной крышкой 10 с газоотводными отверстиями 11 и расположенной в нем на металлической сетчатой заслонке порцией металлической шихты 12 (дозированной по весу), установлена на нижней части 1. Для прочности соединения спаренные половины закреплены в поддоне 7 с помощью штифтов 13. Засыпка 8 порообразующего наполнителя выполнена из гранул пенополистирола с упрочняющей оболочкой 14 или же из металлических или керамических полых оболочек 15.
Перед изготовлением пористых отливок производят сборку устройства. Для этого симметричные половины 4 и 5 нижней части 1 соединяют (спаривают) одна с одной с образованием газоотводных каналов 6, устанавливают в поддоне 7, имеющем форму стакана, и закрепляют штифтами 13. В полость, образованную половинами 4 и 5, засыпают порообразующий наполнитель 8. Затем на собранную нижнюю часть 1 устанавливают верхнюю часть 2: ставят на спаренные половины 4 и 5 металлическую сетчатую заслонку 3, размеры ячеек которой меньше диаметров частиц (гранул) наполнителя, на нее устанавливают надставку-тигель 9, в полость которого на металлическую сетчатую заслонку 3 загружают порцию металлической шихты 12, и накрывают крышкой 10 с газоотводными отверстиями 11. Устройство готово для изготовления пористых отливок.
Работа устройства при изготовлении пористых отливок пропиткой заключается в следующем. Устройство помещают в термическую печь с принудительной вытяжной вентиляцией. При температуре рабочего пространства печи равной (или выше) температуре плавления металла или сплава формируемой пористой отливки, шихта плавится и расплав каплями и струями самотеком под действием силы тяжести, проходя через ячейки сетчатой заслонки 3, обтекая гранулы порообразующего наполнителя засыпки 8, имеющие адекватную температуру, доходит донизу, накапливается и затем снизу доверху (до сетчатой заслонки 3) заполняет зазоры в засыпке 8. Всплывание гранул не происходит - препятствует металлическая сетчатая заслонка 3. Газы (воздух и др.), вытесняемые расплавом выходят через газоотводные каналы 6, а каналы заполняет расплав. Подтечки (ухода) расплава не происходит, так как выходные отверстия газоотводных каналов 6 расположены на одном уровне с металлической сетчатой заслонкой 3. По окончании плавления шихты 12 заканчивают пропитку, устройство выгружают (достают) из печи, снимают надставку-тигель 9 с крышкой 10 и металлическую сетчатую заслонку 3. Охлаждение и затвердевание пористой отливки происходит в нижней части 1 устройства. После остывания до температуры окружающей среды отливку выбивают, для чего половины 4 и 5 вынимают из поддона 7 и распаривают. От отливки отделяют приливы - залитые металлом газоотводные каналы 6 и сетчатую заслонку 3, если она оказалась приваренной к отливке.
Работа устройства для изготовления пористых отливок с засыпкой порообразующего наполнителя 8, выполненной из гранул пенополистирола с упрочняющей оболочкой 14 (фиг. 2), заключается в том, что при нагреве устройства под пропитку, например, до температуры 350-420°C происходит разложение (термодеструкция) пенополистирола (плавление - 80-110°C, переход в жидкоподвижное состояние - 164°C, газификация - 350-420°C). Образующиеся газообразные продукты термодеструкции диффундируют через стенки оболочек и удаляются через газоотводные каналы 6, через ячейки сетчатой заслонки 3 и газоотводные отверстия в крышке 10, а затем через принудительную вытяжную вентиляцию из рабочего пространства печи. Оболочки становятся пустыми, сохраняют сферическую форму, формируя пористое строение отливки.
Работа устройства для изготовления пористых отливок с засыпкой порообразующего наполнителя 8, выполненного из металлических или керамических полых оболочек 15 (фиг. 3), аналогична работе устройства с засыпкой порообразующего наполнителя 8, выполненной из гранул пенополистирола с упрочняющей оболочкой 14, хотя имеет отличие в том, что пиролиза пенополистирола не происходит, в виду проведения его заранее (предварительно).
Предлагаемое устройство для изготовления пористых отливок пропиткой технологично, надежно в работе, его конструкция позволяет осуществить единый технологический процесс - последовательно вести в нем плавление шихты, формообразование, пропитку и затвердевание при изготовлении пористых отливок из металлов и сплавов, в том числе из легкоплавких тяжелых металлов и их сплавов без всплывания гранул порообразующего наполнителя.