Теория и практика получения пористых отливок из алюминиевых сплавов пропиткой

• Автор: Финкельштейн, Аркадий Борисович
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 338 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. Процессы производства и области применения пористых материалов.

1.1. еметаллические пористые материалы.

1.2. Порошковая металлургия как метод получения пористых ме

таллов.

1.3. Технологические процессы производства пористого алюми

1.4. Задачи исследования

2. Физикохимические основы технологии пористого алюминия

2.1. Порообразующие наполнители.

2.2. Сплавы для изготовления отливок из пористого алюминия

2.3. Краевые углы смачивания расплавом наполнителей.
2.4. Поверхностное натяжение литейных алюминиевых сплавов
2.5. Геометрия пористой среды.
2.6. Формирование оксидной пленки на поверхности расплава алю
2.7. Формирование структуры пористого металла.
2.8. Формирование поверхности отливки.
2.9. Устойчивость вакуумируемых засыпок в расплаве
Выводы к главе 2.
3. Гидравлический режим пропитки
3.1. Движение жидкости в пористой среде.
3.2. Анализ кинетики течения расплава на начальном этапе пропитки.
3.3. Вакуумирование наполнителя.
3.4. Движение расплава в условиях переменного давления на
фронте пропитки.
3.5 Методы преодоления разноплотности отливки
3.6 Гидравлический удар при формировании композиционных отливок.
Выводы к главе 3
4. Кристаллизация композиционных заготовок, полученных
изотермической пропиткой
4.1. Методы моделирования процесса кристаллизации.
4.2. Расчет теплофизических характеристик композита.
4.3. Граничные условия формирования композиционной отливки.
4.4. Моделирование кристаллизации.
Выводы к главе 4
5. Получение композиционных литых заготовок неизотермической пропиткой
5.1. Анализ работ по неизотермической пропитке
5.2. Экспериментальное исследование неизотермической пропитки
5.3. Моделирование неизотермической пропитки в неточном капилляре.
5.4. Моделирование неизотермической пропитки в фиктивном грунте.
5.5. Критическая температура подогрева наполнителя
5.6. Моделирование температур расплава и наполнителя в композите после неизотермической пропитки.
5.7 Формирование теплового поля в композиционной литой заго
5.8 Оптимизация прибыльной части отливки.
5.9 Формирование теплового поля в наполнителе до заливки
5 Пропитка наполнителя в кокиле.
Выводы к главе 5
6. Выщелачивание наполнители из композиционной литой заготовки.
6.1. Процессы извлечения наполнителя из тела отливки.
6.2. Формирование усадочных зазоров в композиционных отливках.
6.3. Выщелачивание наполнителя при фильтрации растворителя по
усадочным зазорам сквозь тело отливки.
Выводы к главе 6
7. Эксплуатационные свойства пористого литого металла
7.1. Пористость
7.2. Удельная поверхность
7.3. Гидравлическое сопротивление
7.4. Фильтровальная способность
7.5. Механические свойства пористого литого алюминия.
7.6. Демпфирующая способность пористого литого алюминия
7.7. Звукопоглощающие свойства.
Выводы к главе 7
8. Конструирование и применение изделий из пористого алюминии
8.1. Фильтроэлементы.
8.2. Глушители выхлопа пневмооборудования
8.3. К мопоглощающие облицовки
8.4. Влагомаслоотделители пневматического оборудования.
8.5. Электрохимические фильтры.
Выводы к главе 8
Заключение
Список использованных источников


Также сохранилась неоднород! Другое предложение [] в целях снижения разноплотности предусматривало использование для пропитки минимального перепада давлений. Это предложение действительно приведет к снижению разноплотности до 2%, но за счет отказа от возможности использовать перепад давлений в качестве регулятора технологического процесса. Зарубежными исследователями для получения точного зеркального отпечатка спеченного или спрессованного каркаса наполнителя используется высокое давление на расплав. Использование специально разработанных машин литья под давлением и соответствующей оснастки (позволяющей засыпать наполнитель в пресс-форму) приводит к высокой себестоимости отливок. Развитие химической технологии полимеров предоставило возможность современным исследователям использовать в качестве наполнителя высокотемпературные и высокопрочные пластмассы. Китайские исследователи с целью получения пористых отливок с контролируемой структурой предложили использовать пропитку по выжигаемому наполнителю под сверхвысоким давлением []. Использование сверхвысокого давления необходимо для быстрой пропитки, иначе произойдет подплавление пластмассового каркаса. В качестве наполнителя использовались пенопластовые шарики одинакового размера, смешанные в определенных пропорциях со смолой, используемой в качестве связующего. Формирование каркаса выжигаемого наполнителя производится в нагреваемой оснастке в течение нескольких часов, пока смола полностью не затвердеет (столь высокая длительность процесса является следствием крайне низкой теплопроводности каркаса). Полученный каркас помещали в пресс- форму модифицированной машины литья под давлением. Затем под давлением 0 МПа запрессовывали алюминий. Полностью затвердевшую отливку помещали в печь и удаляли остатки наполнителя. Авторы утверждают, что структура пористого образца, полученная данным методом, исключительно однородна по форме пор. Невозможность механической обработки отливок в сочетании с невозможностью получать отливки сложной конфигурации ограничивает диапазон применения пористых отливок звукопоглощающими щитами. Но себестоимость алюминиевых отливок, изготовленных по выжигаемому наполнителю, настолько высока, что технология не вышла за рамки эксперимента. Тайваньскими исследователями было предложено в качестве наполнителя использовать окатыши, изготовленные из стержневой смеси па основе мелкодисперсного глинозема со связующей композицией из поливинилового спирта, карбоксиметилцеллюлозы и бентонитовой суспензии []. Бентонитовая суспензия обеспечивает мокрую прочность смеси. Карбоксиметилцеллюлоза необходима для предотвращения растрескивания окатышей в процессе формовки каркаса. Авторами статьи допущены ошибки в трактовке назначения компонентов смеси, в частности они утверждают, что бентонит необходим для сухой прочности смеси. При формовке каркаса окатыши размещались в цилиндрической форме слой к слою. Уплотнение необходимо для получения необходимого уровня пористости. Для получения более равномерной упаковки на верхний слой накладывалась мягкая губка. На губку помещали металлическую пластину определенного веса. Другая металлическая пластина совершала падение с высоты см - раз. Затем на каркас помещалась навеска алюминия предварительно рассчитанной массы, и металлическая форма подвергалась нагреву в оснастке до расплавления алюминия и заполнения им пористого каркаса под действием гравитации и капиллярных сил. Извлеченная из формы отливка охлаждалась, затем помещалась в воду, а остатки керамических шариков удалялись с помощью ультразвуковой вибрации. Структура полученной отливки изображена на рис. Такая технология формовки обеспечивала формирование каркаса с открытой пористостью порядка %, соответственно, пористость отливки %. Вследствие необходимости уплотнения в рамках данной технологии невозможно получить норы малого диаметра, что сужает возможный диапазон применения до шумопоглощающих щитов. Рис' 2‘ Структура пористого алюминия, к материалу А1и1&а, однако полученного с использованием окатышей.