Способ получения отливок из компо-зиционных материалов

Союз Советских

Социалистических

Республик

«»725322

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к евт. свид-ву

Р1)м, кл, (22) Заявлено 011 277 (21) 2551328/22-02

В 22 D 27/02 с присоединением заявки HоГосударствеииый комитет

СССР йо делам изобретеиий и открытий (23) Приоритвт

Опубликовано 300384 Бюллетень Мо 1 и

Дате опубликования описания 300380 (53) УДК 621.716, 58 (088.8) (72) Авторы изобретения

А.Э, Микельсон, Я.Х. Карклиньш и Я.С. Лейтан

Институт физики AH Латвийской ССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК ИЭ КСМПОЗИЦИОННЫХ

МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относитс я к черной и цветной металлургии- и может быть ис= пользовано преимущественно для получения литых композиционных материалов с аниэотропными свойствами и высокой однородностью свойств по всему объему.

Ф

В современном машиностроительном производстве для изготовления ответственных деталей применяются литые композиционные материалы с выраженной анизотропией механических и про,чих свойств.

Известен способ получения таких материалов, когда на кристаллизующуюся в литьевой форме ксмпоэицию воз действуют магнитным полем с целью ориентации внедренной фазы, например волокон (1) . Однако этот способ недостаточно. эффективен, поскольку по мере затвердевания расплава силы, необходимые для ориентации внедренной фазы, резко возрастают, а интенсивность дезориентирующих тепловых движений остается еще высокой.

Известен также способ полученйя ксипозиционных отливок, когда однозующуюся ксмпоэицию магнитного поля через нее пропускают электрический ток. Одновременное воздействие электрического и магнитного полей улучшает ориентирование внедренной фазы в композицию 12}.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения отливок, включающий воздействие на металл скрещенными электрическим и магнитным полями, с плотностью постоянного электрического тОка более

20 А/см и с индукцией магнитного поля 0 15-0,4 Т 13).

ОднакЬ этот способ не позволяет получать слитки с достаточно однородными по всему объему свойствами. Это связано с тем, ч го в участках, где направление пропускаемого через ком- позицию токй не совпадает с силовыми линиями магнитного поля, происходит перемешивание металлической композиции, разрушающее ориентацию элементов внедренной фазы. При зтсм в участках с наиболее интенсивным перемешииавием образуется композиция с наиболее иэотропнымн свойствами и,наоборот, в участи ах, не подв ер гшихс и иере и:»1и725322

Формула изобретения

Таким образом, получаемая отлив ка неодинакова bio свойствам, что является большим недостатком для машиностроения.

Цель изобретения — повышение однородности свойств по объему отливки.

Поставленная цель достигается тем, что через кристаллиэуюшуюся компоэицйю пропускают постоянный электрический ток, совпадающий по направлению с сйловыми линиями магнитного поля во всем объеме отливки, причем индукция магнитного поля составляет 0,7-1,5 Т, а плотность, постоянного электрического тока — 3-7 A/cM>.

На металлическую композицию, на-. ходящуюся в процессе кристаллизации между температурами. солндуса и ликвидуса, воздействуют магнитйым полем с постоянный значением индукции по всему объему. Это досд игается выбором соотношений paэмеров магнитопровода, 20 полюсных наконечников и формы, в которой происходйт кристаллизацйя. У двух противоположных стенок форМы размещают электроды, к который подводят постоянный злектрическйй ток. Воз-)5 действие магнитного поля и "электри-ческого тока осуществляют до полного эатвердевания композиции. При выборе значения индукции, меньшего 0,7 Т, а плотности электрического тока, меньшей 30

3 A/ñì, ориентирующего .действия оказывается недостаточно по сравнению" с дезориейтирующим воздействийл тймпе- ратуры. Прй выборе же зйачейи"я йндук- ц ии более 1,5 .Т, а плотностй тока бо- З5 лее 7 A/ñì, резко возрастают потери энергии на создание этих йолей, а эффективность"их воздействия остается практйCeclcH flocTtilHHQA На чертеже схематичйо представлено устройство, реализующее способ. 40

На обмотки 1 электромагнитов подают напряжение. Полюсные наконечники 2 электромагнитов сдвинуты мак симально близко для получения йаибольшей индукции магнитного поля в прост- 4 раистве между ними. Электроды служат для подачи на них постоянного напряжения. Электроды 3 размещены в:токонепроводящем кристаллизаторе 4, в кбтором находится смесь 5 металлов в 0 жидком состоянии.. Размеры полюсных наконечников 2 oTHocительно размеров, кристаллизатора 4 выбраны таким образом, чтобы силбвые линии магнитного поля, пронизывакщие смесь металллов, были, практически параллельны, чем до- 5 стигается однородность магнитного поля внутри кристалпизатора 4. Электроды 3 перпендикулярны силовйм линиям

Магнитного поля и равны по площади стенкам кристаллизатора, обращенным 40 к полюсным нак.онечникам .2, При таких условиях электрическое поле внутри кристаллиэатора практически однородвал ал л л ° ° ° ° ° ° л ° ° re A

При воздействии на смесь мстаплов в кристаллизаторе однородныл магнитнйм полем с одновременным пропусканием через нее электрического тока в условиях описанного устройства приводят к тому, что.ориентирующее действие полей на внедренную фазу оказывается максимальным. При этом полностью отсутствует эФфект перемешивания расплава.

Пример 1. В тсконепроводящую Форму заливают жидкую смесь алюминия с медью (содержание меди 35Ъ), перемешивают смесь в течение 10—

15 мин, После. этого смесь подвергают воздействию однородного магHHTHol поля с напряженностью 1 Т н одновременно пропускают через нее постоянный электрический ток плотностью

5 A/ñì . Па правление тока сов па.дает с направленйем магнйтных силовых линий по всему объему формы. Воздействие магнитного поля и пропускание тока прбдолжают до полной кристалли зации металла в течение 20-30 мин.

П р и м. е р 2. В токонепроводяidio форму заливают жидкую смесь алюминия с титаHcm с содержанием титана

4%. После перемешивания в течение

10-15 мин смесь подвергают воздейст« вию однород ного ма гнитного пол я с индукцией 0,8 Т и одновременно пропускают через смесь металлов йостоянный электрический ток плотностью 6 А/см, совпадающий rio направлению с направ лением силовых линий магнитного поля по всему объему смеси . Воздействие магнитйого пбля и постоянного"тока продолжают до полного затвердевания металла.

fl р и м е р 3 В токонепроводящую форму заливают смедь олова с медью при 8%-ном содержанйи меди.При сохранений условий предыдуших прймеров индукцию магнитного поля устанав.ливают со значением 1,2 Т, а плотность тока 5 А/см .

В р.еэультате реализ ации способа образуется компоэицйя с ярко выраженной анйзотропией механических, электрических и прочих свойств, причем материал оказывается полностью однородным по всему объему получаемой отливки, Использование данного способа обеспечивает более выраженную аниэотропию механических, электрических и прочих свойств; большую оцнородвость свойств по всему объему отливки и большую повторяемость указанных. свойств от образца к образцу, что значительно повышает качество -деталей иэ композиционного металлнческого сплава. (п nCi ttnttvttttttutt nv ttttunk u 1 knM

Составитель Т. Королева

Техред М. Петко Корректор М. Пожо

Редактор A. Мотыль

Тираж 889 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР

° по делам изобретений и открытИй

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 831/ I 3

5 725322 6 пропускание постоянного электричес- ность постоянного электрического токого тока через залитый в литейную ка - 3-7 A/ñì,. форму композиционный материал и воэ- Источники информации, . действие на него магйитным полем, . принятые во внимание при экспертизе о .т л-и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения однородности 1. Современные композиционные масвойств по объему отливки, постоян- териалы. Под ред. Л. Браутмана и

° ю ный электрический ток пропускают с P. Крока, М., Мир, 1970, с. 290, напряжением, совпадающим по направ- 2, Авторское свидетельство СССР лению с силовыми линиями магнитного Р 526443, кл. В 22 D 27/02(1974 ° поля, причем индукцию магнитного по- 10 3, Авторское свидетельство СССР ля поддерживают 0,7-1,5 T(а плот- В 423569, кл, В 22 D 27/02, 1972,