ОТЛИВКА Российский патент 2007 года по МПК B22D25/00 C22C1/08 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении лопастей турбин ветряков, деталей и узлов самолетов, вертолетов, дирижаблей, морских платформ.

Отливки, полученные гравитационной заливкой с кристаллизацией в атмосферных условиях, имеют по ГОСТ на 30% более низкий предел прочности и в 2 раза более низкое относительное удлинение, чем поковки и прокат. Этот недостаток обусловлен пористостью отливок, крупным первичным зерном и химической неоднородностью.

Отливки, полученные литьем под давлением, имеют ярко выраженную газоусадочную пористость, за исключением монолитной корочки («Специальные способы литья». Справочник под общ. редакцией акад. АНУССР В.А Ефимова. Москва. «Машиностроение», 1991, стр.283-286).

Пористость отливок оценивается по пятибалльной шкале ВИАМ (Хомицкий А.А. «Об оценке пористости отливок» Ж-л «Литейное производство, 1983, №2, стр.16-17).

Отливки, имеющие пористость выше пятого балла, бракуются. Использовать такие отливки в изделиях, не испытывающих динамические нагрузки, не представляется возможным из-за большого удельного веса их материала.

Целью предлагаемого изобретения является расширение номенклатуры используемых в машиностроении отливок с малым удельным весом материала.

Поставленная цель достигается тем, что отливка, выполненная из пористого металла, имеет удельный вес его менее 1 г/см³. При этом объем пор в отливке составляет 75-92% ее полного объема.

При объеме пор 92% от объема отливки удельный вес пористого металла для сплава АЛ7 составляет 0,23 г/см³, при объеме пор 75% (для сплава АЛ11) удельный вес пористого металла составляет 0,75 г/см³, при объеме пор 85% (для сплава АК5М7) удельный вес пористого металла составляет 0,66 г/см³.

При объеме пор более 92% изделие становится непрочным, а при объеме пор менее 75% отливка имеет сравнительно большой удельный вес, близкий к 1 г/см³.

Такие отливки можно использовать в качестве элементов изделий, имеющих большой объем и габариты при малом удельном весе, например при изготовлении лопастей турбин ветряков, крыльев самолетов и др., и при этом в несколько раз снизить трудоемкость их изготовления по сравнению с изготовлением по существующим технологиям.

Следующее отличие предлагаемой отливки состоит в том, что она выполнена из монолитной корочки металла и пористой сердцевины, имеющей плотность при изготовлении ее из алюминия и его сплавов 0,23-0,75 г/см³.

Поры отливки с открытой пористостью могут быть заполнены неметаллом, например пропитаны смолами ПН-69, ПН-301 и др., затвердевающими при полимеризации, а для придания отливкам повышенной коррозионной стойкости они обработаны в электролите в режиме микроплазменного оксидирования.

Для получения пенометалла в расплав металла вводятся гидриды Ti, Zr и др. элементов.

Пористые отливки изготавливаются способом литья выжиманием с кристаллизацией под давлением (ЛВКД) с введением гидридов в камеру выжимания перед вытеснением пенометалла в литейную форму. При изготовлении отливок используются как постоянные, так и разовые литейные формы.

На чертеже представлена литая лопасть турбины ветряка длиной 3500 мм, полученная способом ЛВКД из алюминиевого сплава.

Лопасть состоит из монолитной литейной корочки 1 толщиной около 1 мм, пористой сердцевины 2 с удельным весом пеноматериала 0,5 г/см ³ и трубчатой арматуры 3. Снаружи лопасть снабжена слоем 4 электроплавленных окислов из Al₂О₃, образованных в режиме микроплазменного оксидирования.

Работа лопасти в составе турбины не отличается от известной, за исключением ее более высокой надежности и долговечности при эксплуатации в атмосферных условиях.

Использование изобретения позволяет расширить номенклатуру отливок в машиностроении, упростить производство крупногабаритных изделий с малым удельным весом материала, снизить себестоимость их изготовления.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для изготовления деталей с большим объемом и малым удельным весом материала, например лопастей турбин ветряков. Отливка, выполненная из пористого металла с удельным весом менее 1 г/см³, имеет пористость 75-92% ее объема. Она может быть выполнена из алюминия или его сплавов и состоять из монолитной корочки металла и пористой сердцевины, имеющей плотность 0,23-0,75 г/см³. Использование изобретения позволяет расширить номенклатуру отливок в машиностроении, упростить производство крупногабаритных изделий с малым удельным весом материала и снизить себестоимость их изготовления. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Отливка, выполненная из пористого металла, с удельным весом менее 1 г/см³, отличающаяся тем, что объем пор в отливке составляет 75-92% ее полного объема.2. Отливка по п.1, отличающаяся тем, что она состоит из монолитной корочки металла и пористой сердцевины, имеющей плотность 0,23-0,75 г/см³ при изготовлении ее из алюминия или алюминиевых сплавов.