Установка для получения алюмоматричных композиционных расплавов и отливок из них

 

Заявляемая полезная модель относится к области технологического оборудования для создания композиционных материалов на алюмоматричной основе для машиностроения, авиационной техники и др.

Установка для получения алюмоматричных композиционных расплавов и отливок из них включает тигель с нагревательной печью, приводной вертикальный вал с импеллером на конце, выполненный из титана с азотируемой поверхностью, дозатор дисперсного материала-наполнителя и транспортный трубопровод для подачи дисперсного материала-наполнителя транспортируемым газом, отличается тем, что в транспортируемом трубопроводе коаксиально размещен приводной вертикальный вал импеллера, причем на внешней поверхности приводного вертикального вала по всей его длине выполнен винтовой шнек, который совместно с транспортирующим газом осуществляет подачу дисперсного материала-наполнителя в тигель с алюмоматричным расплавом, а тигель снабжен ограничительной крышкой для вращаемого алюмоматричного расплава.

Установка снабжена герметичной камерой для заливаемых литейных форм, размещенной под нагреваемой печью, а в донной части тигля выполнен шиберный затвор и расположен трубопровод подачи расплава в литейную форму.

Достигаемый технический результат заключается в повышении равномерности распределения дисперсных материалов-наполнителей в алюмоматричном расплаве за счет сочетания механического перемешивания алюмоматричного расплава импеллером, продувкой в среде транспортируемого газа через толщу алюмоматричного материала и предотвращения окомкования дисперсного материала-наполнителя с помощью транспортируемого шнека на приводном вертикальном валу с импеллером, пульсацией транспортируемого газа и/или реверсированием вращения импеллера.

Заявляемая полезная модель относится к области технологического оборудования для создания композиционных материалов на алюмоматричной основе для машиностроения, авиационной техники и др.

Уровень техники.

Известно оборудование для получения композиционных расплавов на основе алюминия и его сплавов. Технологическое оборудование обеспечивает механическое замешивание в расплав нерастворимых в нем твердых частиц с помощью различных видов мешалок, вдуванием с помощью газовой струи, с помощью центробежных сил и др. (см. патент США 3951651, 1976; заявка ФРГ 2511381, 1976)

Наиболее близким аналогом является устройство для получения литых композиционных расплавов на основе алюминия, включающая тигель с нагреваемой печью, приводной вертикальный вал с импеллером-лопастным винтом на конце, выполненный из титана с азотируемой поверхностью, дозатор дисперсного материала - наполнителя и транспортный трубопровод для подачи дисперсного материала - наполнителя транспортируемым газом (см. патент РФ 2186867, опубл. 2002).

Недостатком известного устройства является существенная неравномерность распределения дисперсного материала - наполнителя в алюмоматричной основе.

Композиционные материалы получили условное математическое обозначение: 1+1>2, которое можно объяснить, как соединение положительных свойств исходных двух компонентов дает синергетический эффект, превышающий суммарный.

Сущность заявленной полезной модели.

Установка для получения алюмоматричных композиционных расплавов и отливок из них включает тигель с нагревательной печью, приводной вертикальный вал с импеллером - лопастным винтом на конце, выполненный из титана с азотируемой поверхностью, дозатор дисперсного материала - наполнителя и транспортный трубопровод для подачи дисперсного материала - наполнителя транспортируемым газом, отличается тем, что в транспортируемом трубопроводе коаксиально размещен приводной вертикальный вал лопастного винта, причем на внешней поверхности приводного вертикального вала по всей его длине выполнен винтовой шнек, который совместно с транспортирующим газом осуществляет подачу дисперсного материала - наполнителя в тигель с алюмоматричным расплавом, а тигель снабжен ограничительной крышкой для вращаемого алюмоматричного расплава.

Установка снабжена герметичной камерой для заливаемых литейных форм, размещенной под нагреваемой печью, а в донной части тигля выполнен шиберный затвор и расположен трубопровод подачи расплава в литейную форму.

Установка отличается тем, что глубина погружения лопастного винта в алюмоматричный расплав составляет не менее 0,75 высоты расплава в тигле.

Установка отличается тем, что нижний торец трубопровода подачи дисперсного материала - наполнителя в среде транспотируемого газа из дозатора расположен на расстоянии не менее 20 мм от горизонтальной плоскости вращения импеллера.

Достигаемый технический результат заключается в повышении равномерности распределения дисперсных материалов - наполнителей в алюмоматричном расплаве за счет сочетания механического перемешивания алюмоматричного расплава лопастным винтом, продувкой в среде транспортируемого газа через толщу алюмоматричного материала и предотвращения окомкования дисперсного материала - наполнителя с помощью транспортируемого шнека на приводном вертикальном валу с лопастным винтом, пульсацией транспортируемого газа и/или реверсированием вращения лопастного винта.

Заявляемая ПМ поясняется чертежами, на которых представлены на:

Фиг.1 - общий вид установки;

Фиг.2 - сечение по А-А на фиг.1.

Установка включает следующие конструктивные элементы: сливной металлопровод 1, шиберный затвор 2, лопастной винт 3, нагревательные элементы 4, тигель 5 для алюмоматричного расплава, бункер-дозатор 6 для дисперсного материала - наполнителя, механизм передачи 7, привод 8, трубопровод 9 для подачи транспортируемым газом дисперсного материала-наполнителя, ограничительная крышка 10 для вращаемого алюмоматричного расплава, нагревательная печь 11, камера (герметичная) 12 для размещения заливаемых литейных форм (на чертежах не показана) и приводной вертикальный вал 13 с возможностью реверсивного вращения лопастного винта 3.

Работа установки.

В тигель 5, размещенный в нагревательной печи 11 загружают в твердом виде или заливают алюмоматричный расплав. Лопастной винт 3, закрепленный на вертикальном приводном валу 13, погружают в алюмоматричный расплав и придают ему вращение от привода 8. Одновременно из бункера-дозатора 6 через транспортируемый трубопровод 9, охватывающий приводной вертикальный, вал 13 со шнеком на наружной поверхности (на чертежах не показан) и с помощью транспортируемого газа (азот, аргон и др.) подают дисперсный материал - наполнитель. За счет барботажа транспортируемого газа и вращения лопастного винта 3 частицы дисперсного материала - наполнителя распределяются в алюмоматричном расплаве равномерно. Кроме того, этому способствует предотвращение самопроизвольного комкования (агломерации) дисперсного материала - наполнителя, что снижает его сыпучесть, за счет шнека на приводном вертикальном валу 13 в сочетании с пульсацией транспортируемого газа. Координаты конца трубопровода 9 подводящего дисперсный материал - наполнитель обеспечивают его оптимальный режим раздробления и разгона. Кроме того, этому способствует предотвращение самопроизвольного комкования (агломерации) дисперсного материала - наполнителя, что снижает его сыпучесть, за счет шнека на приводном валу 13 в сочетании с пульсацией транспортируемого газа и возможностью реверсного вращения лопастного винта 3.

Газовые пузырьки транспортирующего газа барботируют в алюмоматричном расплаве и под действием центробежных сил выталкиваются на свободную поверхность параболоида вращения, за счет чего происходит рафинирование алюмоматричного расплава от газовых включений и равномерное распределение дисперсного материала - наполнителя в алюмоматричном расплаве.

Предлагаемая установка позволяет осуществлять получение композиционных алюмоматричных расплавов и при применении нанодисперсных материалов наполнителей.

После завершения технологического цикла приготовления композиционных алюмоматричных расплавов, прекращают подачу дисперсного материала - наполнителя, но не прекращают некоторое время (5-7 секунд) подачу транспортируемого газа. Далее производят его (расплава) разливку, открыв в донной части тигля 5 шиберный затвор 2, расплав подают через сливной металлопровод 1 в литейную форму (на чертежах, не показана) расположенную в камере 12.

1. Установка для получения алюмоматричных композиционных расплавов и отливок из них, включающая тигель с нагревательной печью, приводной вертикальный вал с импеллером в виде лопастного винта на конце, выполненный из титана с азотированной поверхностью, дозатор дисперсного материала-наполнителя и транспортный трубопровод для подачи дисперсного материала-наполнителя транспортируемым газом, отличающаяся тем, что приводной вертикальный вал коаксиально размещен в транспортируемом трубопроводе, причем на внешней поверхности приводного вертикального вала по всей его длине выполнен винтовой шнек, для совместной с транспортирующим газом подачи дисперсного материала-наполнителя в тигель с алюмоматричным расплавом, при этом тигель снабжен ограничительной крышкой для вращаемого алюмоматричного расплава.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена герметичной камерой для заливаемых литейных форм, размещенной под нагревательной печью, а в донной части тигля выполнен шиберный затвор и трубопровод подачи расплава в литейную форму.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что глубина погружения лопастного винта в алюмоматричный расплав составляет не менее 0,75 высоты расплава в тигле.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что нижний торец трубопровода подачи дисперсного материала-наполнителя в среде транспотируемого газа из дозатора расположен на расстоянии не менее 20 мм от горизонтальной плоскости вращения лопастного винта.



 

Похожие патенты:

Полезная модель относится к устройствам для прямого плазменного восстановления поликристаллического кремния из природного кварца

Устройство применяется в металлургической промышленности для подготовки сырья, в особенности используется для обжига железорудных окатышей.
Наверх