Установка для получения изделий при высоких давлениях в режиме горения Советский патент 1992 года по МПК B22F3/14 

акция горения в исходной шихте. После прохождения волны горения включается устройство выдержки в системе 9 управления. Затем система управления включает клапан в канале перераспределения и отработанный газ поступает в устройство 10 подпрес- совки и посредством пуансона создает

давление внутри пресс-формы. После выдержки изделия происходит сброс газа и устройство подпрессовки возвращается в исходное положение. После полного сброса газа контейнер возвращается в исходное положение, а пресс-форма извлекается из установки. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к установкам для получения изделий при высоких давлениях в режиме горения. ЦелЛзобретения - повышение производительности установки и качества изделий. Контейнер 3 с пресс- формой 8 с шихтой с помощью механизма 6 перемещения переходит в рабочее положение. Производится закачка газа до давления, необходимого для синтеза заготовки. Если, необходимо, то включается нагреватель 7 для предварительного подогрева шихты. После достижения определенной температуры включается система 4 инициирования, в результате чего инициируется ре(Л С

Изобретение относится к установкам для получения и обработки тугоплавких неорганических материалов и может быть использовано для изготовления изделий из тугоплавких материалов методом сочетания самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) и последующего компактирования.

Известна установка высокого газового давления с навивным сосудом до 10 кбар и рамной поддержкой. Недостатками этой установки являются сложность конструкции затворов, приспособлений для осаживания затворов (гидросъемники), неудобство загрузки в сосуд высокого давления образцов. Кроме того эту установку невозможно использовать для СВС-процессов из-за отсутствия системы поджига шихты.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является установка газодинамической машины (ГДМ), предназначенная для проведения исследований технологии изготовления деталей из нит- ридной керамики методом СВС. Установка включает в себя силовую часть, состоящую из вертикальной рамы, воспринимающей силу, действующую на затворы контейнера, контейнера с затворами и горизонтальной рамы, на которую монтируется контейнер, газокомпрессорную станцию с системой контроля и управления.

Недостатками установки являются большая пористость получаемых изделий, отдельные сложные устройства для установки и осадки затворов в рабочее положение и удержание их в нем, специальное приспособление для загрузки и выгрузки образцов в рабочее пространство, что создает значительные трудности для обслуживания и автоматизации процесса, что особенно важно в условиях массового производства. Кроме того, она не имеет устройства для прессования изделий, поэтому на ней невозможно получение беспористой керамики.

Цель изобретения - повышение производительности установки и улучшение качества получаемых изделий.

Поставленная цель достигается тем, что в установке для получения изделий при высоких давлениях в режиме горения, содержащей контейнер, поддерживающую раму,

затворы, механизм перемещения, устройство для инициирования горения, систему подвода и отвода газа и систему управления, дополнительно затворы стационарно закреплены на раме, а контейнер выполнен

с возможностью перемещения внутри рамы соосно с затворами с образованием рабочего пространства при совмещении с затворами.

С целью повышения качества изделий

установка снабжена устройством для прессования, вмонтированным по меньшей мере в один из затворов и соединенным с системой подвода и отвода газа, а система подвода и отвода выполнена с дополнительным каналом перераспределения газа.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Затворы стационарно закреплены на раме и составляют единое целое с рамой,

контейнер выполнен с возможностью перемещения внутри рамы соосно с затворами и образует рабочее пространство при совме- щении с ними, что позволяет исключить сложные системы установки затворов в рабочее положение и осаживание их после проведения рабочего цикла. В нерабочем положении контейнера открывается свободное пространство для установки заготовки и доступа к готовому изделию.

Устройство для прессования, установленное в одном из затворов (при необходимости двустороннего прессования устройство устанавливается и на втором затворе), позволяет проводить прессование изделий поеле прохождения волны горения. При прессовании устройство улучшает качество изделия за счет уменьшения пористости.

Система распределения газа дополняется каналом перераспределения,через который отработанный газ поступает из реактора в устройство прессования, что позволяет использовать отработанный газ для прессования изделий, тем самым повышая

экономичность установки, причем давление в этот момент в реакторе падает, облегчая выход непрореагировавшего газа из объема изделия, что позволяет избавиться от микротрещин и пор.

На фиг. 1 схематически изображена установка; на фиг. 2 - контейнер в нерабочем (а) и рабочем (б) положениях.

Установка для получения изделий при высоких давлениях в режиме горения вклю- чает в себя поддерживающую раму 1 с жестко закрепленными на ней затворами 2, контейнер 3, систему 4 инициирования, систему 5 распределения газа, механизм 6 перемещения контейнера, нагреватель с токовводами, встроенными в корпус контейнера 7, пресс-форму 8, систему 9 управления, устройство 10 прессования, дополнительный канал 11 перераспределения газа.„

Установка работает следующим образом.

На фиг. 2, а контейнер 3 находится в нерабочем положении, В таком положении устанавливается пресс-форма 8 с помещен- ной в нее шихтой (например, Si + C, AI + AIN), после чего к шихте подводится спираль поджига системы 4 инициирования. Затем контейнер с помощью механизма 6 перемещения переходит в рабочее положение (фиг. 2, б). Далее производится закачка газа до давления, необходимого для синтеза заготовки. Давление выбирается в зависимости от условий горения шихты и находится в пределах от 40 до 1000 атм. После этого, в зависимости от того, требуется или нет для данного материала предварительный подогрев шихты в целях увеличения полноты реагирования, включается или не включается нагреватель. Если требуется, то подогрев производится до необходимой температуры, контролируемой с помощью термопары, расположенной на верхнем затворе 2. После достижения определенной температуры включают систему 4 инициирования, кото- рая подает напряжение на вольфрамовую спираль, в результате чего инициируется реакция горения в исходной шихте. После про- хождения волны горения автоматически включается устройство выдержки в системе 9 управления. И через время выдержки, характерное для прессуемого материала (10- 60 с), система управления включает клапан в канале 11 перераспределения, и отработанный газ поступает в устройство 10 прес- сования и посредством пуансона создает давление внутри пресс-формы. При достижении определенного давления происходит выдержка изделия требуемое время, а затем система управления подает команду на

сброс газа в устройство прессования и возвращается в исходное положение. После полного сброса газа включается устройство перемещения контейнера и он занимает исходное положение (фиг. 2, а). Затем происходит извлечение пресс-формы с находящимся в ней изделием.

Совокупность указанных элементов установки обеспечивает возможность получения беспористых изделий из керамических материалов за одну операцию без предварительного прессования и на одной установке, что повышает производительность установки и улучшает качество изделий.

Конкретный вариант установки изготовлен в Институте структурной макрокинетики АН СССР (ИСМАН). Контейнер выполнен двухслойным с водяным охлаждением, первый слой-сталь 45ХНМФ.А, второй-20X13, рама из стали ЗГпа, затворы - из стали 45ХНМФА, нагреватель - из графита МПГ, пресс-форма - из композиционного материала углерод-углерод - Урал-Т-24, устройство прессования - из стали ХВГ, термоизоляция - из пористого нитрида бора. Внутренний диаметр пресс-формы 60 мм. Максимальная температура нагревателя до 1000°С, температура горения для различных составов находится в диапазоне 1500- 3000°С, давление в камере до 1000 этм. Атмосфера: азот, аргон, углекислый газ.

Система инициирования обеспечивает инициирующий импульс напряжением 24 В и длительностью 1,5 с.

Повышение качества изделий, получаемых на предлагаемой установке, подтверждено экспериментально (см. таблицу).

Предлагаемая установка позволяет получать изделия самого различного состава, практически беспористые, обладающие высокой однородностью структуры, что обеспечивается прессованием заготовки сразу после прохождения волны горения.

Предлагаемая установка по сравнению с известными обеспечивает получение широкого спектра изделий как по пористости, так и по составу, что повышает качество изделий и ее производительность. Установка очень проста в обслуживании.

Формула изобретения 1. Установка для получения изделий при высоких давлениях в режиме горения, содержащая контейнер, поддерживающую раму, затворы, механизм перемещения, устройство для инициирования горения, систему подвода и отвода газа и систему управления, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности установки, затворы стационарно закреплены

на раме, а контейнер выполнен с возможностью перемещения внутри рамы соосно с затворами с образованием рабочего пространства при совмещении с затворами.

прессовки, вмонтированным по меньшей мере в один из затворов и соединенным с системой подвода и отвода газа.

Фиг. 2.

5.