Единое окно доступа к образовательным ресурсам

Сборник эффективных изобретений (новые способы, устройства применительно к литейному производству, теплотехнике): Учебное пособие

Голосов: 1

Изложены описания новых способов получения материалов и изделий, приведены разработки по эффективному сжиганию топлива в тепловых агрегатах, новый способ рафинирования алюминиевых сплавов, контрольные вопросы по математическому моделированию. Учебное пособие подготовлено на кафедре "Сварочное, литейное производство и материаловедение" Пензенского государственного университета. Оно может быть использовано в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности "Машины и технология литейного производства", а также аспирантами, инженерно-техническими работниками при выполнении научно-исследовательских работ. В пособии использованы оригинальные разработки автора, являющиеся его интеллектуальной собственностью.

Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.
Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.
             МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
                 РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ


       ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
  ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
     _____________________________________________________
     ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ




          А.А. ЧЕРНЫЙ, В.А. ЧЕРНЫЙ, Т.А. ДУРИНА,
                    С.И. СОЛОМОНИДИНА




   СБОРНИК ЭФФЕКТИВНЫХ ИЗОБРЕТЕНИЙ (НОВЫЕ
СПОСОБЫ, УСТРОЙСТВА ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ЛИТЕЙ-
     НОМУ ПРОИЗВОДСТВУ, ТЕПЛОТЕХНИКЕ)



                        УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ




                          ПЕНЗА 2011


       УДК 669.621.74


      Черный А.А.
      Сборник эффективных изобретений (новые способы, устройства
применительно к литейному производству, теплотехнике) Учеб. пособие./
Черный А.А., Черный В.А., Дурина Т.А., Соломонидина С.И.    – Пенза:
Пенз. гос. ун-т, 2011. – 162 с.
      Изложены описания новых способов получения материалов и изде-
лий, приведены разработки по эффективному сжиганию топлива в тепло-
вых агрегатах, новый способ рафинирования алюминиевых сплавов, кон-
трольные вопросы по математическому моделированию.
      Учебное пособие подготовлено на кафедре «Сварочное, литейное
производство и материаловедение» Пензенского государственного универ-
ситета. Оно может быть использовано в учебном процессе при подготовке
инженеров по специальности «Машины и технология литейного производ-
ства», а также аспирантами, инженерно-техническими работниками при
выполнении научно-исследовательских работ.
      В пособии использованы оригинальные разработки автора, являю-
щиеся его интеллектуальной собственностью.


       Рецензенты:
Научный совет Пензенского научного центра;
А.С. Белоусов, главный металлург ОАО «Пензадизельмаш».


©   А.А.Черный, В.А. Черный, Т.А.Дурина, С.И. Соломонидина, 2011




                                  2


                             ВВЕДЕНИЕ


       Изобретение – это новшество, которое имеет изобретательский
уровень и промышленно применимо.
       Научно-технический прогресс невозможен без создания на уровне
изобретений новых способов, веществ, устройств. Используя описания
изобретений, например, новых способов получения материалов, можно с
применением математического моделирования [1] прогнозировать воз-
можность совершенствования процессов и материалов, выявлять условия,
при которых достигаются требуемые свойства материалов.
       В данной работе приведены описания новых способов получения
материалов, изучение и использование которых рационально для опере-
жающего развития промышленности неметаллических и металлических
материалов: каменного литья с использованием шлака металлургических
печей, цветных неметаллических композиционных материалов, пористых
теплоизоляционных металлических изделий, чистого алюминиевого мате-
риала, композитов из металла и неметалла. Приведены выполненные на
уровне изобретений разработки по эффективному сжиганию топлива в
тепловых агрегатах, изложен новый способ рафинирования алюминиевых
сплавов, даны контрольные вопросы по эффективному математическому
моделированию, которые можно использовать при дальнейшем совершен-
ствовании процессов и устройств.
       Внедрение новых изобретений в производство позволит получить
значительный экономический эффект.




                                   3


  ИЗОБРЕТЕНИЯ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ПОЛУЧЕНИЮ НОВЫХ
                      МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ
                         Заявка № 2005113640 (015691)
                      Способ получения пористой отливки
                       (Способ получения литых деталей)
                        Уточненная формула изобретения


       1.Способ получения пористой отливки, включающий плавку материа-
ла, добавку в форму газотворного вещества и заливку расплава в форму,
отличающийся тем, что в качестве газотворного вещества используют ор-
ганическое вещество, которое добавляют в форму до начала образования
корки расплава, который заливают в форму с перегревом на 50-150 граду-
сов.
            2.Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве газотворно-
го органического вещества используют чернозем.
            3.Способ по п.1, отличающийся тем, что в что в качестве газо-
творного органического вещества используют ил.
            4.Способ по п.1, отличающийся тем, что в что в качестве газо-
творного органического вещества используют измельченную бумагу.
            5.Способ по п.1, отличающийся тем, что в что в качестве газо-
творного органического вещества используют растительные остатки.
            6.Способ по п.1, отличающийся тем, что в что в качестве газо-
творного органического вещества используют канифоль.




                                                              От авторов:




                                     4


                                                   д.т.н., профессор ПГУ
                                                            А.А.Черный


                                                 МПК 3 F 26 B 17/12
                                                          F23L 15/04
                     Способ получения литых деталей
                 Предлагаемый способ относится к энергетике и может быть
        применен для получения пористых литых изделий - теплоизоляторов.
        Известен способ получения плотных литых изделий, согласно кото-
рому в форму, изготовленную из кварцевого песка с добавлением крепите-
лей, заливают расплавленный материал, причем форму делают так, чтобы
не образовывались газы, проникающие в отливку при затвердевании мате-
риала, то есть получают отливку без газовых раковин. (Литейное произ-
водство.-2-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1987, с.85-
104,115-128).
        Недостатком известного способа является то, что он не позволяет
получать дешевые пористые отливки.
        Из известных, наиболее близким по технической сущности, является
способ получения литых изделий, включающий плавку материала, продув-
ку жидкого расплава газом, в частности, аргоном, который удаляется из
расплава, а затем очищенный расплав заливают в форму. При этом полу-
чают плотные отливки (В.И.Явойский, А.В.Явойский. Научные основы со-
временных процессов производства стали. - М.: Металлургия. 1987, 161-
165).
         Однако, и этот способ - сложный и дорогой и не позволяет полу-
чать пористые отливки, которые обладали бы теплоизоляционными свой-
ствами и были бы прочными.




                                    5


     Техническим результатом предлагаемого способа является упроще-
ние процессов и снижение трудоемкости получения пористых литых изде-
лий, которые обладали бы теплоизоляционными свойствами, были бы
прочными и имели бы меньший удельный вес по сравнению со сплошны-
ми, монолитными отливками из тех же материалов.
     Сущность предложенного способа заключается в том, что произво-
дят плавку материала и заливку расплава в форму, но, в отличие от извест-
ных способов, в форму добавляют газотворные вещества, например, чер-
нозем, перегной, торф, ил, канифоль, измельченные бумагу, древесину,
растительные остатки, порошкообразные углеводороды, карбонаты, и в та-
кую форму заливают расплавленный материал с температурой, при кото-
рой разлагаются газотворные вещества, образуются газы и пары, которые
проходят через затвердевающий материал и образовывают поры и пустоты
в отливке.
 Такое сочетание новых признаков с известными позволяет упростить,
сделать дешевым, эффективным процесс получения пористых литых изде-
лий, предназначенных для устройств, связанных с энергосбережением.
Пористые литые изделия, содержащие пустоты в виде газовых раковин и
каналов разнообразной формы, можно получать из различных металличе-
ских и неметаллических материалов (чугуна, стали, медных, алюминиевых
сплавов, силикатных, высокоглиноземистых, стекловидных составов,
пластмасс). Форма, размеры, масса литых пустотелых изделий могут быть
такими, какие требуются. Количество и состав газотворных веществ, до-
бавляемых в форму определяются, исходя из требований степени опусто-
шения заливаемого в форму материала, состава расплава, температуры и
вязкости его при поступлении в форму, скорости охлаждения залитого ма-
териала в форме. Применение для добавки в форму недорогих, недефицит-




                                    6


ных газотворных веществ: чернозема, перегноя, торфа, ила, канифоли, из-
мельченных бумаги, древесины, растительных остатков, порошкообразных
углеводородов, карбонатов, делает предлагаемый способ экономичным, и
позволяет использовать для процесса отходы или малоценные материалы.
Выбор температуры расплавленного материала, при которой расплав по-
ступает в форму, производится с учетом того, что количество теплоты по-
ступающего в форму расплава должно быть достаточным для разложения
газотворных веществ и образования необходимого количества газов, До
начала образования корки затвердевающего в форме материала темпера-
тура расплава, поступающего в форму, должна быть выше на 50 –150 гра-
дусов, чем для условий получения плотной отливки из этого же материала.
Под воздействием тепла поступающего в форму расплава, разлагающиеся
газотворные вещества образуют газы и пары, которые проходят через за-
твердевающий материал и образовывают поры и пустоты в отливке. Коли-
чество выделяющихся газов должно быть таким, чтобы не все газы вышли
из отливки, а часть их осталась в виде пузырьков в отливке и образовала
многочисленные газовые раковины и пустоты требуемых размеров и в
нужных местах в затвердевшем материале. В зависимости от толщины
стенок отливки, массы, температуры, вязкости расплава, количества тепла,
требуемого на разложение газотворного материала, производится выбор
состава газотворного вещества, количество и размещение его в форме. Га-
зотворные вещества можно добавлять в формовочную смесь, делать из нее
облицовку формы, разрушаемой при выбивке отливки, или постоянной
формы (металлической огнеупорной).
      Получаемые пористые отливки, имея большое количество пустот,
приобретают теплоизолирующие свойства и могут иметь высокую (требу-
емую) прочность (при меньшей массе, меньшем удельном весе по сравне-




                                   7


нию с такими же плотными отливками). Эти литые изделия можно приме-
нять вместо плотных, тяжелых, дорогих огнеупоров в теплообменниках,
рекуператорах, регенераторах. Ими можно защищать от холода здания и
сооружения. Из них можно делать стены промышленных объектов, детали
энергетических устройств.


                       Пример осуществления способа
           Изготавливали чугунную отливку, которую необходимо было
делать с наличием в ней большого количества газовых пор, раковин, опу-
стошений. Отливка предназначалась для использования в рекуператоре га-
зовой вагранки.
    Произвели изготовление формы. В облицовку песчано-глинистой
формы добавили 50% чернозема, в котором имелось большое количество
мелких органических веществ в виде небольших корней растений. В фор-
му залили расплавленный чугун при температуре на 100 градусов выше,
чем для случая получения такой же отливки, но плотной. Теплом залитого
чугуна разложили и газифицировали органические вещества чернозема и
пропустили образовавшиеся газы и пары через жидкий металл. Газы и па-
ры не смогли после образования корки выйти из металла и остались в нем
в виде пузырьков, пор, раковин, пустот после затвердевания материала от-
ливки. Количество и состав чернозема, толщина слоя облицовки с газо-
творными веществами и температура заливки чугуна в форму были выбра-
ны, исходя из требования, чтобы полученная пористая отливка была на 30
– 50 % легче такой же, но плотной отливки. Полученную пористую чугун-
ную отливку поместили в камеру дожигания ваграночных газов. Пористая
отливка нагревалась ваграночными газами до температуры выше 800˚С и
,благодаря наличию пор, способствовала интенсификации процессов горе-




                                   8


ния ( была дожигающим очагом, способствовала поверхностному горению
газов и вихреобразованию в горящих газах).
     Предложенный способ применялся для изготовления пористых отли-
вок из стали, медных, алюминиевых, свинцовых сплавов, расплавленного
ваграночного шлака, стекла, пластмассы, причем состав и количество газо-
творных веществ менялись в широких пределах в зависимости от техниче-
ских требований к пористости отливок.
    Предлагаемый способ обеспечивает технический эффект и может
быть осуществлен с помощью известных в технике средств.
     Полученные предложенным способом отливки обладают теплоизо-
лирующими свойствами. При применении таких отливок снижалась в 1,3
– 2 раза масса теплоизоляции устройств. Этот способ позволяет умень-
шать в 1,2 – 1,8 раза стоимость отливок, снижать в 1,6 – 3 раза трудоем-
кость по сравнению с их производством известными способами.
      Полезное использование газотворных отходов способствует улуч-
шению экологических условий и      достигается большой экономический
эффект. Применение пористых отливок в качестве теплоизоляторов позво-
ляет повышать коэффициент полезного действия тепловых агрегатов.




                                   9


10



    
Яндекс цитирования Яндекс.Метрика