СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ Российский патент 1998 года по МПК C22F1/04 

Изобретение относится к металлургии, в частности к термической обработке высокопрочных конструкционных алюминиевых сплавов.

Известен способ термообработки листовых крупногабаритных деталей из алюминиевых сплавов, заключающийся в нагреве до температур фазовых превращений и выдержке в расплавленной селитре и последующем быстром охлаждении в воде (Калачев Б.А. и др. Технология термической обработки цветных металлов и сплавов. - М.: Металлургия, 1980).

Наряду с положительными факторами (высокая скорость и равномерность нагрева, отсутствие поводки и стабильность механических свойств известный способ имеет ряд существенных недостатков:
взрыво- и пожароопасность расплавленной селитры из-за высокой температуры, возможного попадания инородных взрыво- и пожароопасных материалов, накопления в ванне ионов хлора и др;
низкая стойкость оболочки ванны, тэн-нагревателей, практически невозможно изготовить отливкой из чугуна крупногабаритную оболочку ванны, изготовленные из обычной низкоуглеродистой стали крупногабаритные оболочки ванны служат от 2 до 3 лет, из дорогостоящей нержавеющей стали ванны служат 7 - 10 лет;
низкая стойкость оснастки из-за коррозии и разъедания;
нарушение экологии, загрязнение промышленных стоков.

Известен способ термообработки алюминиевых сплавов, заключающийся в нагреве до температур фазового превращения и выдержке в печах аэродинамического нагрева типа ПАП3М и последующем быстром охлаждении в воде (Муравьев В. И. Оптимальные выдержки при нагреве под закалку деталей и полуфабрикатов из алюминиевых сплавов в печах типа ПАП и кипящем слое кварцевого песка. "АП", N 1, 1973).

В данном способе исключаются вышеперечисленные недостатки, но увеличивается продолжительность нагрева и появляются большие поводки в процессе нагрева, которые становятся еще большими при охлаждении в воде.

Наиболее близким к предлагаемому является способ термообработки алюминиевых сплавов, заключающийся в нагреве до температур фазовых превращений и выдержке в печи с кипящим (псевдоожиженным) слоем частиц из кварцевого песка и последующем быстром охлаждении в воде (Курбатов В.П., Муравьев В.И. Скоростной нагрев и охлаждение алюминиевых сплавов в кипящем слое. МиТОМ. 1970, N 2).

В этом способе увеличивается скорость нагрева и исключается поводка деталей, но в значительной степени увеличивается расход воздуха и электроэнергии.

Целью изобретения является улучшение механических свойств листовых заготовок из алюминиевых сплавов, уменьшение их поводки, исключение взрыво- и пожароопасности, уменьшение расхода электроэнергии и воздуха, увеличение стойкости оснастки и оборудования, обеспечение экологичности.

Поставленная цель достигается тем, что в способе термообработки деталей из алюминиевых сплавов, включающем нагрев до температуры фазовых превращений, выдержку и охлаждение, нагрев ведут в среде частиц, псевдоожижение которых производится аэродинамически разогреваемым воздухом.

В процессе нагрева за счет постоянной рециркуляции воздуха в замкнутом объеме печи и аэродинамического разогрева его расход электроэнергии уменьшается в 2 раза по сравнению с нагревом печи ПАП3М и в 1,5 раза по сравнению с нагревом в печи с кипящим слоем с электрическим обогревом, в 1,2 раза по сравнению с нагревом в селитровой ванне.

Кроме того, алюминий, обладая малой степенью черноты, медленно нагревается в радиационных печах. Скорость нагрева алюминиевых сплавов увеличивается при нагреве по предлагаемому способу в 6 - 8 раз по сравнению с нагревом в печи типа ПАП3М, в 1,5 - 2 раза по сравнению с нагревом в печи с кипящим слоем с электрическим обогревом и приближается к скорости нагрева в расплавленной селитре.

Эти признаки являются новыми и неизвестными в литературе, что позволяет признать соответствие технического решения критерию изобретения "новизна".

Сравнение предлагаемого не только с прототипом, но и с другими технологическими решениями в данной области позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков сходных с существенными признаками в изобретении и признать предлагаемое решение соответствующим решению "существенные отличия".

Способ осуществляется следующим образом:
Садка деталей из алюминиевых сплавов загружается в разогретую до заданной температуры печь с кипящим слоем частиц кварцевого песка, псевдоожижаемых аэродинамически разогреваемым воздухом, нагревается до температуры фазовых превращений, после выдержки выгружается из печи и закаливается в воде.

Интенсивное перемешивание частиц позволяет проводить эффективный разогрев деталей до заданной температуры, приближающейся к разогреву в расплавленной селитре; псевдоожижение аэродинамически разогретым воздухом позволяет существенно снизить энергозатраты, исключить коробление в процессе нагрева, улучшить характеристики механических свойств деталей из алюминиевых сплавов, а также исключить взрыво- и пожароопасность и обеспечить экологичность процесса.

Способ может быть использован при термической обработке высокопрочных конструкционных алюминиевых сплавов. Садка деталей из алюминиевых сплавов загружается в разогретую до заданной температуры печь с кипящим слоем частиц кварцевого песка, псевдоожижаемых аэродинамически разогреваемым воздухом. Затем нагревается до температуры фазовых превращений, после выдержки выгружается из печи и закладывается в воде. Интенсивное перемешивание частиц позволяет проводить эффективный разогрев деталей до заданной температуры, псевдоожижение аэродинамически разогретым воздухом позволяет снизить энергозатраты, исключить коробление в процессе нагрева, улучшить характеристики механических свойств деталей, а также исключить взрыво- и пожароопасность и обеспечить экономичность процесса.

Способ термообработки деталей из алюминиевых сплавов, включающий нагрев до температуры фазовых превращений, выдержку в среде псевдоожиженных предварительно нагретым воздухом частиц и охлаждение, отличающийся тем, что псевдоожижение частиц производят аэродинамически разогреваемым воздухом.