способ получения литых деталей

Формула изобретения

1. Способ получения пористой отливки, включающий плавку материала, добавку в форму газотворного вещества и заливку расплава в форму, отличающийся тем, что в качестве газотворного вещества используют органическое вещество, которое добавляют в форму до начала образования корки расплава, который заливают в форму с перегревом на 50-150°.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве газотворного органического вещества используют чернозем.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве газотворного органического вещества используют ил.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве газотворного органического вещества используют измельченную бумагу.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве газотворного органического вещества используют растительные остатки.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве газотворного органического вещества используют канифоль.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемый способ относится к металлургии и может быть применен для получения пористых литых изделий - теплоизоляторов.

Известен способ получения плотных литых изделий, согласно которому в форму, изготовленную из кварцевого песка с добавлением крепителей, заливают расплавленный материал, причем форму делают так, чтобы не образовывались газы, проникающие в отливку при затвердевании материала, то есть получают отливку без газовых раковин. (Литейное производство. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1987, с.85-104, 115-128).

Недостатком известного способа является то, что он не позволяет получать дешевые пористые отливки.

Из известных наиболее близким по технической сущности является способ получения пористой отливки, включающий плавку материала (металла) и заливку металла в формы (SU 1814247 A1, B 22 D 25/00, 27/00, 10.03.1995). Известный способ обеспечивает получение пористых отливок из меди, алюминия, свинца, которые обладают меньшим удельным весом по сравнению со сплошными, монолитными отливками из тех же материалов, так как имеют газовые поры.

Однако этот способ сложный и дорогой и не позволяет получать пористые отливки, которые обладали бы теплоизоляционными свойствами и были бы прочными.

Техническим результатом предлагаемого способа является упрощение, снижение трудоемкости получения пористых отливок, обладающих теплоизоляционными свойствами, за счет использования недорогих недефицитных газотворных веществ.

Технический результат достигается тем, что в способе получения пористой отливки, включающем плавку материала, добавку в форму газотворного вещества и заливку расплава в форму, в качестве газотворного вещества используют органическое вещество, которое добавляют в форму до начала образования корки расплава, который заливают в форму с перегревом на 50-150 градусов.

При этом согласно изобретению в качестве газотворного органического вещества используют чернозем или ил, или измельченную бумагу, или растительные остатки, или канифоль.

Пористые литые изделия, содержащие пустоты в виде газовых раковин и каналов разнообразной формы, можно получить из различных металлических и неметаллических материалов (чугуна, стали, медных, алюминиевых сплавов, силикатных, высокоглиноземистых, стекловидных составов, пластмасс). Форма, размеры, масса литых пустотелых изделий могут быть такими, какие требуются. Количество и состав газотворных веществ, добавляемых в форму, определяются, исходя из требований степени опустошения заливаемого в форму материала, состава расплава, температуры и вязкости его при поступлении в форму, скорости охлаждения залитого материала в форме.

Применение для добавки в форму недорогих, недефицитных газотворных веществ: чернозема, перегноя, торфа, ила, канифоли, измельченных бумаги, древесины, растительных остатков, порошкообразных углеводородов, карбонатов делает предлагаемый способ экономичным и позволяет использовать для процесса отходы или малоценные материалы. Выбор температуры расплавленного материала, при которой расплав поступает в форму, производится с учетом того, что количество теплоты поступающего в форму расплава должно быть достаточным для разложения газотворных веществ и образования необходимого количества газов. До начала образования корки затвердевающего в форме материала температура расплава, поступающего в форму, должна быть выше на 50-150 градусов, чем для условий получения плотной отливки из этого же материала. Под воздействием тепла поступающего в форму расплава разлагающиеся газотворные вещества образуют газы и пары, которые проходят через затвердевающий материал и образовывают поры и пустоты в отливке. Количество выделяющихся газов должно быть таким, чтобы не все газы вышли из отливки, а часть их осталась в виде пузырьков в отливке и образовала многочисленные газовые раковины и пустоты требуемых размеров и в нужных местах в затвердевшем материале. В зависимости от толщины стенок отливки, массы, температуры, вязкости расплава, количества тепла, требуемого на разложение газотворного материала, производится выбор состава газотворного вещества, количества и размещение его в форме. Газотворные вещества можно добавлять в формовочную смесь, делать из нее облицовку формы, разрушаемой при выбивке отливки или постоянной формы (металлической огнеупорной).

Получаемые пористые отливки, имея большое количество пустот, приобретают теплоизолирующие свойства и могут иметь высокую (требуемую) прочность (при меньшей массе, меньшем удельном весе по сравнению с такими же плотными отливками). Эти литые изделия можно применять вместо плотных, тяжелых, дорогих огнеупоров в теплообменниках, рекуператорах, регенераторах. Ими можно защищать от холода здания и сооружения. Из них можно делать стены промышленных объектов, детали энергетических устройств.

Пример осуществления способа

Изготавливали чугунную отливку, которую необходимо было делать с наличием в ней большого количества газовых пор, раковин, опустошений. Отливка предназначалась для использования в рекуператоре газовой вагранки.

Произвели изготовление формы. В облицовку песчано-глинистой формы добавили 50% чернозема, в котором имелось большое количество мелких органических веществ в виде небольших корней растений. В форму залили расплавленный чугун при температуре на 100 градусов выше, чем для случая получения такой же отливки, но плотной. Теплом залитого чугуна разложили и газифицировали органические вещества чернозема и пропустили образовавшиеся газы и пары через жидкий металл. Газы и пары не смогли после образования корки выйти из металла и остались в нем в виде пузырьков, пор, раковин, пустот после затвердевания материала отливки. Количество и состав чернозема, толщина слоя облицовки с газотворными веществами и температура заливки чугуна в форму были выбраны, исходя из требования, чтобы полученная пористая отливка была на 30-50% легче такой же, но плотной отливки. Полученную пористую чугунную отливку поместили в камеру дожигания ваграночных газов. Пористая отливка нагревалась ваграночными газами до температуры выше 800°С и благодаря наличию пор способствовала интенсификации процессов горения (была дожигающим очагом, способствовала поверхностному горению газов и вихреобразованию в горящих газах).

Предложенный способ применялся для изготовления пористых отливок из стали, медных, алюминиевых, свинцовых сплавов, расплавленного ваграночного шлака, стекла, пластмассы, причем состав и количество газотворных веществ менялись в широких пределах в зависимости от технических требований к пористости отливок.

Предлагаемый способ обеспечивает технический эффект и может быть осуществлен с помощью известных в технике средств.

Полученные предложенным способом отливки обладают теплоизолирующими свойствами. При применении таких отливок снижалась в 1,3-2 раза масса теплоизоляции устройств. Этот способ позволяет уменьшать в 1,2-1,8 раза стоимость отливок, снижать в 1,6-3 раза трудоемкость по сравнению с их производством известными способами.

Полезное использование газотворных отходов способствует улучшению экологических условий и достигается большой экономический эффект. Применение пористых отливок в качестве теплоизоляторов позволяет повышать коэффициент полезного действия тепловых агрегатов.