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.
    41


42


                                                      МПК 3 F 27B 1/08


                 Способ получения неметаллической отливки


    Предлагаемый способ относится к строительству и может быть при-
менен при производстве монолитных неметаллических изделий для строи-
тельства сооружений.
 Известен способ получения неметаллических керамических изделий для
строительства, при котором увлажненный состав из глины, кварцевого
песка подают в формы, прессуют, извлекают изделия из формы, сушат их ,
а затем обжигают в печах при температуре выше 800˚С. (Дудеров И.Г.,
Матвеев Г.М., Суханова В.Б. Общая технология силикатов.-4-е изд., перер.
и доп.-М.:Стройиздат,1987, с.272-407; Ягупов Б.А. Строительное дело.-
М.:Стройиздат,1988,с.33-41,68-76). Недостатками применения известного
способа является большая трудоемкость получения изделий, высокая сто-
имость, большие затраты энергии, недостаточная прочность и долговеч-
ность изделий.
       Из известных наиболее близким по технической сущности является
способ получения неметаллических отливок, включающий плавку неме-
таллических материалов и подачу расплава в форму, где материал затвер-
девает. Полученные отливки извлекают из формы, а затем подвергают их
термообработке в печах. Так делают изделия из неорганического стекла,
стеклокристаллических и керамических материалов. ( Лахтин Ю.М., Леон-
тьева В.П. Материаловедение, 1980, с.463-469). Однако этот способ трудо-
емкий, не позволяет получать дешевые изделия с высокой прочностью и
твердостью.




                                   43


      Техническим результатом предлагаемого способа является упроще-
ние получения неметаллических отливок с высокой прочностью и твердо-
стью из малоценных материалов, снижение трудоемкости изготовления
отливок, уменьшение затрат энергии, улучшение экологических условий.
      Предлагаемый способ получения неметаллической отливки заклю-
чается в том, что производят плавку неметаллических материалов и подачу
расплава в форму. Отличается этот способ от известных способов тем, что
неметаллические материалы после заполнения ими формы поливают во-
дой, причем воду подают на отливку в таком количестве, чтобы вода успе-
вала испаряться на охлаждаемой отливке.
        Такое сочетание новых признаков с известными позволяет полу-
чать из малоценных неметаллических материалов, например, ваграночных
шлаков, изделия с высокой прочностью и твердостью, без затрат энергии
на термообработку отливок в печах.
         Способ осуществляется следующим образом. Жидким распла-
вом, содержащим неметаллические материалы, например, до 55% SiO2, до
60% Al2O3, до 25% CaO, до 10% FeO, до 5% MnO, заполняют форму, и
неметаллические материалы после заполнения ими формы поливают во-
дой. Воду подают на отливку в таком количестве, чтобы вода успевала ис-
парятся на охлаждаемой отливке. Такое охлаждение неметаллической от-
ливки позволяет создавать направленную кристаллизацию материала и по-
лучать мелкозернистую плотную структуру. Достигаются показатели вы-
сокой прочности , твердости и износостойкости неметаллического матери-
ала без последующей термообработки отливки в печи, когда обычно рас-
ходуется много топлива или энергии. Подача воды на охлаждаемую от-
ливку импульсами по мере ее испарения и в разные места отливки
позволяет создавать равномерную, плотную мелкозернистую, прочную




                                     44


структуру при разностенной отливке. Отливки можно охлаждать в форме,
подавая воду к горячей поверхности отливки через каналы в форме, или
поливая горячую отливку водой после разрушения формы или извлечения
отливки из формы. Формы могут быть песчаными, разрушаемыми, метал-
лическими, из огнеупорных материалов и изделий, разъемными, вытрях-
ными. Полив водой может производиться на все поверхности неметалли-
ческой отливки или на те поверхности, где требуется достигать высокой
прочности и твердости материала.
         Предложенный способ позволяет получать прочные неметалличе-
ские отливки для строительных конструкций, в частности, фундаментные
плиты, опоры для технических сооружений, тумбы, постаменты.


 Пример выполнения способа получения неметаллической отливки
        В газовой вагранке на холостой огнеупорной колоше, содержащей
куски    графита   (боя   электродов    дуговых   электропечей),   высоко-
глиноземистых и шамотных изделий, известняка, на газообразном топливе
– природном газе плавили чугун. В процессе плавки получали жидкий ме-
талл и шлак, которые вытекали из шахтной печи – вагранки через переход-
ную летку в теплоизолированный, футерованный огнеупорами копильник
– форму. Металл скапливался в нижней части копильника – формы, а шлак
находился на поверхности металла. Через нижнюю летку жидкий металл
выпускали в ковш и заливали этим металлом отдельно стоящие формы,
получая чугунные отливки. Форма и емкость копильника – формы была
такими, чтобы после заполнения копильника шлаком получалась бы за-
данная по форме и объему неметаллическая отливка. Плавка чугуна и шла-
ка продолжалась до требуемого заполнения копильника – формы жидким
шлаком. Жидкий металл полностью выпускали из копильника –формы,




                                   45


плавку прекращали и полученную неметаллическую отливку охлаждали
поливом воды, причем на неметаллические материалы подавали      воду в
таком количестве, чтобы вода успевала испаряться на охлаждаемой от-
ливке. Для того, чтобы удовлетворялось это условие, количество подавае-
мой воды уменьшали по мере охлаждения отливки. Воду начинали пода-
вать на отливку при температуре на ее поверхности 900 - 1100˚ С, а за-
канчивали подачу воды при температуре на поверхности отливки 300
– 400˚ С. При этих условиях не происходило образование трещин в отлив-
ке, а структура неметаллической отливки получалась плотной и мелкозер-
нистой. Прочность и твердость неметаллической отливки была выше ин-
струментальной стали (той стали, из которой делают зубила пневматиче-
ских молотков). Состав шлака, из которого получали неметаллические от-
ливки, был следующий: до 45% SiO2, до 40% Al2O3, до 10% CaO, до 5%
FeO, причем состав шлака можно было изменять путем изменения состава
шихты и холостой огнеупорной колоши в зависимости от требований к
неметаллической отливке.
      Полученные из ваграночного шлака неметаллические отливки слу-
жили опорами, используемыми при строительстве дачных домов.
      Меняя внутреннюю форму копильников – форм, можно получать
разнообразные отливки, например, цилиндры, кубы, параллелепипеды,
усеченные пирамиды и конусы, а также отливки сложной геометрической
формы.
     Предлагаемый способ обеспечивает технический эффект и может
быть осуществлен с помощью известных в технике средств.
      Предлагаемый способ по сравнению с известными позволяет в 1,7 –
3,6 раза уменьшить трудоемкость изготовления неметаллических отливок,
повысить прочность, твердость и долговечность отливок в 2,3 –3,4 раза,




                                  46


снизить в 2 –3 раза расход энергии, улучшить качество изделий. Процесс -
экологически чистый и простой в выполнении. Если учесть, что обычно
ваграночный шлак не используется, его выбрасывают, загрязняя окружа-
ющую среду, то полезное использование шлака для производства неметал-
лических отливок предложенным способом дает большой экономический
эффект.
   Кроме отливок для строительных конструкций, предложенным спосо-
бом можно получать отливки для гидротехнических сооружений, химиче-
ского и размольного оборудования.




                                    47


48


49


                     Заявка № 2005114622/02 (016764)


                      «Способ получения отливки»
                       Уточненная формула изобретения


     Способ получения отливки, включающий загрузку в форму до залив-
ки жидкого материала твердых тел с образованием зазоров между ними, то
есть свободного пространства, заливку жидкого материала в форму, запол-
нение материалом зазоров (свободного пространства) между твердыми те-
лами, затвердевание материала и создание заданного разнородного компо-
зиционного изделия, отличающийся тем, что в форму, выполненную в виде
обратного усеченного конуса, до заливки жидкого материала загружают
куски кокса так, чтобы между этими кусками кокса образовывалось сво-
бодное пространство, но эти куски не могли бы перемещаться в форме,
форму закрывают крышкой, в которой выполнена литниковая система, а
затем в форму заливают жидкий чугун, который заполняет свободное про-
странство между кусками кокса, связывает твердые куски, затвердевает и
образовывает разнородное композиционное изделие для последующей за-
грузки в вагранку.




             От авторов:
          д.т.н., профессор ПГУ                    А.А.Черный




                                   50



    
Яндекс цитирования Яндекс.Метрика