легкоплавкий сплав

Классы МПК:C22C12/00 Сплавы на основе сурьмы или висмута
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "САЛЮТ" (ФГУП "ММПП "САЛЮТ") (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2007-07-24
публикация патента:

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано при изготовлении лопаток ГТД. Легкоплавкий сплав на основе висмута для закрепления маложестких деталей при их механической обработке включает олово (40,5-41,5 мас.%), кадмий (2,5-3,5 мас.%), висмут - остальное. Сплав сохраняет стабильность своих свойств при многократном использовании, обеспечивает повышение точности механической обработки маложестких деталей. 1 табл.

Формула изобретения

Легкоплавкий сплав на основе висмута для закрепления маложестких деталей при их механической обработке, включающий олово, отличающийся тем, что он содержит кадмий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

олово40,5-41,5
кадмий 2,5-3,5
висмут остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлообработке, а именно к зажимным средствам, применяемым для закрепления маложестких деталей при их механической обработке, и может быть использовано в авиадвигателестроении при изготовлении лопаток ГТД.

Известно использование расплавленного уксусно-кислого натрия в качестве самотвердеющего состава для крепления маложестких деталей при механической обработке (а.с. № 979073, B23Q 3/06 от 07.12.82 г), но ввиду низкой твердости и прочности состав получил ограниченное применение.

Известно применение легкоплавкого сплава, состоящего из следующих компонентов: висмут - 50%, олово - 12,5%, свинец - 25%, кадмий - 12,5%. В производстве данный сплав известен под названием сплава «Вуда» (В.В.Крымов, Ю.С.Елисеев, К.И.Зудин. Производство лопаток газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 2002 г., стр.136).

Недостатком данного сплава является то, что он имеет низкие прочностные характеристики (легкоплавкий сплав, патент № 2354732 в=2,2 кг/мм2, НВ=14), что не позволяет использовать данный сплав при заливке детали в брикет, так как под действием усилия крепления в приспособлении при механообработке происходит деформация брикета, достигающая 3% номинальной величины. Кроме того, происходит его пластическая деформация.

Наиболее близким легкоплавким сплавом, используемым для закрепления маложестких деталей при их механической обработке, выбранным в качестве прототипа, является сплав под названием «Cerrotru", состоящий из следующих компонентов: висмут 52% и олово - 48% (В.В.Крымов, Ю.С.Елисеев, К.И.Зудин. Производство лопаток газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 2002 г., стр.136).

Указанный сплав имеет более высокие прочностные характеристики (легкоплавкий сплав, патент № 2354732 в=3,4 кг/мм2, НВ=19,9). Недостатком данного легкоплавкого сплава является то, что в течение 24 часов после заливки сплав имеет низкую размерную стабильность. Брикет с залитой в него деталью вначале увеличивает свои размеры, а затем уменьшает. Размеры при этом меняются на 0,1-0,15% от номинальных значений. Такая нестабильность приводит к снижению точности положения базовых поверхностей относительно осей детали, что в конечном счете снижает точность получения размеров обрабатываемой детали.

Технический результат данного изобретения выражается в повышении прочности и стабильности сплава, что ведет к повышению точности механической обработки маложестких деталей.

Сплавы на основе легкоплавких металлов, применяемые для закрепления деталей при их механической обработке, позволяют:

- после остывания неподвижно фиксировать деталь,

- не допускать смещения детали в процессе остывания сплава,

- обеспечивать сохранение в брикете плоскостности базовых поверхностей, их взаимное расположение и размеры после остывания в течение 24 часов после заливки,

- не допускать смещения заготовки детали в брикете под действием усилий зажима и резания,

- не взаимодействовать с материалом детали,

- сохранить стабильность своих свойств при многократном использовании.

Указанный технический результат достигается тем, что легкоплавкий сплав на основе висмута, включающий олово и висмут, дополнительно содержит кадмий при следующем соотношении компонентов, мас.%: олово - 40,5-41,5; кадмий - 2,5-3,5; висмут - остальное до 100%.

При увеличении процентного содержания висмута в составе сплава больше 56% приведет к повышению твердости, но снижению размерной стабильности. При увеличении процентного содержания олова в составе больше 41,5% приведет к снижению твердости и возрастанию деформации брикета при механической обработке. Увеличение процентного содержания кадмия больше 3,5% приведет к ухудшению прочностных характеристик брикета с залитой в него деталью при механической обработке.

При уменьшении процентного содержания висмута в составе сплава меньше 55,5% твердость сплава составит НВ=20,9; а относительное изменение размера брикета изменится на 0,2%. При уменьшении процентного содержания олова меньше 40,5% относительное изменение размера брикета изменится до 0,35%, а при уменьшении процентного содержания кадмия менее 2,5% относительное изменение размера брикета достигнет 0,2%.

В таблице для сравнения приведены сплавы и их прочностные характеристики.

Таблица
№ сплава Содержание компонентов, мас.% Твердость, НВ Относительное изменение размера брикета из сплава после заливки, %
висмут олово кадмий
155 432,0 20,90,2
2 5641,5 2,521,5 0,017
3 56 413 21,80,015
4 5640,5 3,521,7 0,02
5 58 393 22,10,35
6 5326 2121,2 0,5

Как видно из таблицы, только заявленное соотношение компонентов сплава позволяет обеспечить одновременно повышенную прочность и стабильность получаемого сплава.

Технология применения состава следующая.

Перед обработкой маложесткую деталь, например лопатку ГТД, устанавливают в камеру на базирующие элементы. В зазор между деталью и камерой заливают расплавленный сплав. После затвердевания сплава и остывания его до комнатной температуры брикет с залитой в него деталью удаляется из камеры и направляется на механическую обработку, где брикет с деталью устанавливают в зажимное приспособление металлорежущего станка и подвергают обработке. После полной обработки деталь выплавляется из брикета. Таким образом, указанный легкоплавкий сплав за счет более высокой прочности и стабильности обеспечивает повышение точности механической обработки деталей, а также состав сохраняет стабильность своих свойств при многократном использовании.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2354732

patent-2354732.pdf

Класс C22C12/00 Сплавы на основе сурьмы или висмута

матричный сплав на основе сурьмы для пропитки углеграфита -  патент 2526356 (20.08.2014)
бессвинцовый припой -  патент 2477207 (10.03.2013)
способ получения модифицированного порошкообразного висмута -  патент 2424876 (27.07.2011)
матричный сплав на основе сурьмы для получения композиционных материалов пропиткой -  патент 2318893 (10.03.2008)
матричный сплав на основе сурьмы для получения композиционных материалов пропиткой -  патент 2232826 (20.07.2004)
матричный сплав на основе сурьмы для получения композиционных материалов пропиткой -  патент 2161208 (27.12.2000)
матричный сплав на основе сурьмы для получения композиционных материалов пропиткой -  патент 2055926 (10.03.1996)
сплав на основе висмута -  патент 2048571 (20.11.1995)
гальванотермомагнитный сплав на основе висмута -  патент 2044092 (20.09.1995)
сплав на основе висмута -  патент 2032758 (10.04.1995)
Наверх