способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов
Классы МПК: | B22F3/11 изготовление пористых заготовок или изделий C22C1/08 сплавы с открытыми или скрытыми порами |
Автор(ы): | Литвинцев А.И., Литвинцев С.А., Литвинцев Б.А. |
Патентообладатель(и): | Литвинцев Александр Иванович, Литвинцев Сергей Александрович, Литвинцев Борис Александрович |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-07-17 публикация патента:
20.03.2003 |
Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано при изготовлении пористых материалов, обладающих целым рядом уникальных свойств, таких как хорошая тепловая и звукоизоляция, энергопоглощение в сочетании с легкостью, негорючестью и с безусловной экологической чистотой. Способ состоит в том, что смешивают порошки алюминиевых сплавов с порофорами с температурой разложения, превышающей температуру расплавления (ликвидуса) порошка алюминиевого сплава, засыпают полученную смесь в емкость, нагревают емкость со смесью порошков, затем осуществляют горячее компактирование, охлаждение и последующую высокотемпературную обработку, повторное охлаждение, при этом смешивание алюминиевого порошкового сплава ведут с порофорами и добавкой порошков окиси и гидроокиси алюминия от 1 до 10% или смешивание порофора и окисей алюминия осуществляют с дроблеными частицами 0,5-4,5 мм из вторичных определенных алюминиевых сплавов в атриттере до получения механически легированного порошкового сплава, нагревают в инертной среде (аргон, азот, точка росы - 40oС), смесь порошков засыпают в вертикально расположенную емкость, обеспечивающую одновременно виброуплотнение и поддержание температуры в смеси порошков, подают в прямоугольный ручей порошкового прокатного стана, в котором, в связи с изменением напряженно-деформационного состояния, осуществляют непрерывное горячее компактирование или прессование в замкнутом ручье горизонтально расположенных валков при температуре 430-500oС, описываемое следующей математической зависимостью: Н = h х
х
, где Н - раствор между валками по дуге захвата, мм; h - толщина получаемого листа, мм;
- коэффициент уплотнения порошка или металлических частиц,
- экспериментальный коэффициент, при
> 1,0 недоуплотненное состояние (отн. плотность 0,86-0,95%), при 1,0
2,0 состояние горячего компактирования трудно-деформируемых порошков и частиц (отн. плотность 0,97-0,99%), при 1,5
4,5 состояние, отвечающее горячему прессованию, в виде непрерывной полосы шириной от 150 до 2000 мм, которую режут на заготовки, укладывают в термостатирующие рамки многоразового использования, боковые поверхности которых изготовлены из теплоизоляционного материала, имеющего степень черноты, резко отличающуюся от жидкого алюминия, подвергают нагреву рамку с заготовкой выше температуры ликвидуса порошкового сплава (расплавления сплава) и по визуальному наблюдению при появлении полоски жидкого алюминия над кромкой рамки определяют высоту вспенивания и останавливают свободное вспенивание на заданной высоте. Технический результат: повышение производительности, создание безотходного производства, снижение себестоимости полуфабрикатов. 12 з.п.ф-лы, 1 ил.
Рисунок 1
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200023/947.gif)
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200004/945.gif)
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200023/947.gif)
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200004/945.gif)
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200004/945.gif)
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200082/8805.gif)
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200004/945.gif)
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200082/8805.gif)
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200082/8805.gif)
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200004/945.gif)
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200082/8805.gif)
Формула изобретения
1. Способ получения пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, включающий смешивание порошка алюминиевого сплава с порофорами с температурой разложения, превышающей температуру расплавления порошка алюминиевого сплава, засыпку полученной смеси в емкость, нагрев емкости со смесью порошков в атмосфере инертного газа, горячее компактирование, охлаждение, прокатка листа, разрезание заготовки на мерные части, помещение их в форму со стенками из теплоизоляционного материала, последующую высокотемпературную термообработку для осуществления процесса порообразования при температуре ликвидуса порошкового сплава и повторное охлаждение, отличающийся тем, что при смешивании порошка алюминиевого сплава с порофорами в порошковую смесь вводят порошки окиси и гидроокиси алюминия от 1 до 10% и дробленые частицы 0,5-4,5 мм из вторичных алюминиевых сплавов, и смешивание с дроблеными частицами проводят в атриттере до получения механически легированного порошкового сплава, а после нагрева смесь порошков засыпают в вертикально расположенную емкость, обеспечивающую одновременно виброуплотнение и поддержание температуры смеси порошков, подают смесь порошков в прямоугольный ручей прокатного стана для осуществления непрерывного горячего компактирования в замкнутом ручье горизонтально расположенных валков при температуре 430-500oС при соблюдении следующего условия:Н= h х
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200023/947.gif)
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200004/945.gif)
где Н - раствор между валками, по дуге захвата, мм;
h - толщина получаемого листа, мм;
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200023/947.gif)
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200004/945.gif)
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200082/8805.gif)
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200004/945.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано при изготовлении пористых материалов, обладающих целым рядом уникальных свойств, таких как хорошая тепловая и звукоизоляция, энергопоглощение в сочетании с легкостью, негорючестью и с безусловной экологической чистотой. Из материала с таким набором физико-механических свойств можно изготавливать изделия в строительной технике, дорожном строительстве, в автомобилестроении, авиации и в других отраслях промышленности, где могут использоваться сочетания этих свойств. Способ состоит в том, что смешивают порошки алюминиевых сплавов различных систем: Al-Si-Cu-Mg, Al-Cu-Mg-Si, Al-Mg-Si, Al-Mg-Cu-Si (литейные сплавы), Al-Cu-Mg-Mn, Al-Mg-Cu, Al-Zn-Cu-Mg, Al-Zn-Mg-Cu (деформированные сплавы), содержащих от 0.5 до 1.5% (вес.) поверхностной окиси алюминия, образовавшейся при распылении, с добавлением смеси окиси 3 и гидроокиси алюминия от 1,0 до 10% (вес.) и активного порофора ТiH2 от 0,5 до 1,2% (вес.) с температурой разложения, превышающей температуру расплавления матрицы порошка алюминиевого сплава, а также смешивают дробленые отходы определенных деформируемых алюминиевых сплавов, отвечающих требованиям АМц, АД31, АД33, АМг3, АМг5, Д16 и др., литейных сплавов с фракционным составом 0,5-4,5 мм методом механического легирования со смесью окисей алюминия и пороформ. Введение окиси алюминия вместе с гидрокисью от 1,0 до 10% как в порошок, так и при смешивании дробленых отходов обеспечивает существенное увеличение вязкости расплава. Полученную смесь порошков и механически легированную смесь, полученную в атриттере, подают ровным слоем на конвейер нагревательной печи. Нагрев смеси порошков проводят в среде азота (точка росы - 40oС) в интервале температур от 450 до 600oС при избыточном давлении от 10 до 100 мм вод.ст. Каждую нагретую порошковую смесь пересыпали в приемный бункер вертикального прямоугольного желоба, по которому предварительно нагретая смесь под действием вибрации равномерно уплотняется и перемещается сверху вниз. Чтобы порошковая смесь не остывала при перемещении по вертикальному прямоугольному желобу, он проходит сквозь нагревательную печь, обеспечивающую поддержание требуемой температуры в интервале от 450 до 600oС в зависимости от состава порошкового сплава и других технологических параметров. Скорости движения смеси порошков по конвейеру печи предвартельного нагрева и вертикальному желобу одинаковые. Из выходного раструба желоба нагретая смесь поступает в прокатный стан с горизонтально расположенными валками, каждый из которых имеет внутренний проточенный ручей? равный половине горячекомпактированной заготовки из смеси порошков. Выбранная скорость прокатки или втягивания горячих порошков в зону горячего компактирования между валками должны соответствовать скорости движения порошков по вертикальному виброжелобу и скорости движения порошка на конвейере при его предварительном нагреве в печи с азотной атмосферой. Боковые выступы проточенных ручьев каждого из валков касаются друг друга, образуя замкнутое прямоугольное пространство, формирующее конечные размеры компактированной листовой заготовки из порошковой смеси. Боковые выступы на валках ограничивают поперечное перемещение частиц порошков при их попадании в силовое поле вертикально действующих сил замкнутого объема. Создание жесткого замкнутого пространства в зоне действия сил, очага деформации, приводит к изменению схемы напряженно-деформационного состояния. А именно, схема напряженно-деформационного состояния при прокатке в гладких валках обеспечивает деформации в трех направлениях: наиболее интенсивная деформация - по направлению прокатки, а незначительная - в перпендикулярном направлении, вызывающая уширение листов при прокатке. В случае использования корытообразных валков, образующих замкнутый ручей, при определенных условиях подачи порошков предлагаемого изобретения создаются условия образования напряженно-деформационного состояния, соответствующего прессованию, с однонаправленным вектором деформации, как при горячем прессовании на гидравлическом прессе, т. е. пластическая деформация развивается по направлению главного вектора деформации. При определенных условиях предлагаемого изобретения в валках прокатного стана можно осуществить горячее компактирование порошковой смеси до относительной плотности 0,97-0,99% и получить горячекомпактированную непрерывную полосу или лист шириной от 150 до 1500 мм и толщиной от 3 до 15 мм. Условия формирования непрерывной горячекомпактированной или горячепресованной плоской листовой заготовки в специальных прокатных валках, образующих замкнутое пространство порошкового прокатного стана описываются следующей математической зависимостьюH = h
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200003/8226.gif)
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200023/947.gif)
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200003/8226.gif)
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200004/945.gif)
где Н - раствор между валками по дуге захвата, мм;
h - толщина компактированного листа, мм;
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200023/947.gif)
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200004/945.gif)
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200082/8805.gif)
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200004/945.gif)
H = h
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200003/8226.gif)
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200023/947.gif)
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200003/8226.gif)
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200004/945.gif)
где Н - раствор между валками по дуге захвата, мм;
h - толщина получаемого листа, мм;
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200023/947.gif)
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200004/945.gif)
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200082/8805.gif)
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200004/945.gif)
H = h
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200003/8226.gif)
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200023/947.gif)
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200003/8226.gif)
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200004/945.gif)
где Н - раствор между валками по дуге захвата, мм;
h - толщина компактированного листа, мм;
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200023/947.gif)
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200004/945.gif)
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200082/8805.gif)
![способ производства пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, патент № 2200647](/images/patents/270/2200004/945.gif)
Вторую часть горячекомпактированных заготовок 1000х120-200х6 мм вспенивали так же в формах из теплоизоляционного материала при температуре 760oС и после появления кромки алюминия над стенкой формы высотой 27 мм по визуальному наблюдению оценивали окончание вспенивания. Форму перемещали из печи в ее технологическое пространство с меньшей температурой, в котором на торец рамки опускали плиту с ровной поверхностью, и после фиксации ровной поверхности плиту снимали, рамку извлекали из печи и интенсивно охлаждали вспененную заготовку. Размер полученных пористых полуфабрикатов составил 1000х120-200х27.5 мм. В этом случае верхняя и нижняя поверхности пористых плит были ровные. Боковые поверхности вспененной плиты также были ровные. Плотность полученных пористых полуфабрикатов составила 0.60-0.63 г/см3. Выход годного на пористых полуфабрикатах составил 100%. Технологический процесс по предлагаемому изобретению построен так, что образование технологических отходов почти отсутствует. Как видно, главная операция - горячее компактирование порошковой смеси в валках прокатного стана - не должна иметь отходов по своей сути. Операция нагрева смеси порошков в среде азота и подачи нагретой смеси в прокатный порошковый стан также безотходна. Только при горячем компактировании могут образовываться незначительные рваные кромки, которые подлежат обрезке. Образующиеся незначительные отходы в виде обрези от горячекомпактированных листов после измельчения возвращают в порошковую смесь. Отлаженный технологический процесс вспенивания плотных горячекомпактированных листов в рамке из теплоизоляционного материала несет в себе высокий выход годного. Поэтому указанный показатель выхода годного 95-97% по конечному продукту соответствует реальному значению. Особо стоит рассмотреть влияние температуры нагрева смеси порошков перед горячим компактированием в холодных валках порошкового прокатного стана. Если операцию нагрева смеси порошков осуществляют при температурах ниже 450oС, то в результате интенсивного охлаждения порошковой смеси в очаге деформации это приведет не только к резкому увеличению усилий на валках, но и к замедлению процессов диффузии. В результате не происходит горячего компактирования смеси и структура листа представляет собой хрупкую и пористую (отн. плотность 0.80-0.85) массу, непригодную к вспениванию. Если операцию нагрева смеси порошков осуществляют при температурах выше 600oС, то перегрев до этой температуры уже приведет к образованию легкоплавких эвтектик и появлению значительных количеств жидкой фазы внутри окисленной частицы, что может вызвать потерю сыпучести смеси порошков. Наиболее опасен перегрев выше 600oС для частиц порофора TiH2. Перегрев выше 600oС ускоряет разложение TiH2. Поэтому этот перегрев приводит к потере значительной доли водорода в порофоре и снижает его будущую активность при вспенивании горячекомпактированного листа. Первый источник выделения водорода - это разложение TiH2 при температуре нагрева. Второй источник - это поверхностный водород, образующийся по реакции взаимодействия сорбированных молекул Н2O с диффундирующими через окисную пленку катионами алюминия. Выделившийся водород при нагреве TiH2 и поверхностный водород, выделяющиеся в пространство конвейерной печи, повышают его концентрацию и создают определенную угрозу при нагреве порошковой смеси. Для организации безопасного технологического процесса требуется создать необходимые условия техники безопасности. Поэтому нагрев смеси порошков осуществляют в конвейерной печи в азотной среде с избыточным давлением от 10 до 100 мм вод.ст., исключающей возможность попадания кислорода в зону нагрева порошковой смеси. Нагрев до температуры 450-500oС для распыленных порошков не является критическим с точки зрения появления легкоплавких эвтектик, т.к. распыленные порошки имеют неравновесную структуру, то появление легкоплавких эвтектик смещено на 20-30oС в зону более высоких температур. Перегрев до 500-550oС несет определенный риск появления легкоплавких эвтектик, но при плотном контакте с холодными валками прокатного стана жидкая эвтектика кристаллизуется, обеспечивая высокие свойства горячекомпактированных листов. Нагрев до 500-550oС рекомендуется только в начальной стадии процесса. Искусственно созданный перегрев несет в массе компактируемого порошка большой запас тепловой энергии и, несмотря на то что валки прокатного стана холодные, температура смеси в очаге деформации не снижается ниже 450oС. Применение повышенных скоростей прокатки способствует сохранению температуры порошковой смеси и одновременно приводит к нагреву поверхности прокатных валков. Прогрев поверхности валков до температуры 100-150oС позволяет уменьшить температуру нагрева порошковой смеси в конвейерной печи с азотной средой и в печи поддержания температуры при прохождении смеси в вертикальном желобе. Коррекция температуры в сторону ее уменьшения до 450-500oС при начальных нагревах порошковой смеси приводит к значительному снижению интенсивности разложения порофора TiH2, сохраняя температуру компактирования 430-450oС. Пример реализации способа получения плоских пористых полуфабрикатов с использованием дробленых частиц определенных вторичных алюминиевых сплавов состоит в следующем. Частицы размером 0.5-4.5 мм, полученные дроблением отходов алюминиевого сплава Д16 (температура ликвидус сплава 640-645oС, температура образования равновесной легкоплавкой эвтектики 505-510oС) в количестве 300 кг провели смешивание в водоохлаждаемом атриттере в атмосфере азота с 3.25 кг порофора TiH2 (Т разложения - 690oС) с 10.5 кг смеси окисей Al2O3 и Al2O3(Н2O) до получения механически легированного сплава Д16 с равномерным распределением введенных количеств частиц порофора и окисей алюминия. Полученный механически легированный порошок на основе сплава Д16 засыпали в бункер, далее через специальный дозатор порошок ровным слоем с насыпным весом 1.35-1.41 г/см3 рассыпали на ленточном конвейере нагревательной печи. Нагрев порошка осуществляли в печи с азотной средой при температуре 500oC. Нагретый порошок ссыпался в приемную воронку вертикального прямоугольного желоба, подключенного к вибросистеме, обеспечивающей уплотнение механически легированного порошка сплава Д16 до плотности 1.6-1.8 г/см3 и его перемещение сверху вниз. Вертикальный желоб проходит через печь подогрева порошка и обеспечивает поддержание требуемой температуры до 500oС. Далее из торца вертикального желоба уплотненный горячий порошок сплава Д16 поступает в приемный бункер прокатного стана с рассчитанным зазаром между валками и заданной скоростью прокатки. Зазор в очаге деформации 6 мм. Все агрегаты, по которым движется порошок, обеспечивают синхронное непрерывное поступление смеси к прокатному стану, сохраняя постоянство объемно-весовых и температурных параметров технологического процесса. При попадании горячего порошка при температурах 430-470oС в замкнутое пространство очага деформации с удельным давлением от 300 до 600 МПа происходит горячее компактирование (отн. плотность 0.98-0.99). На прокатном стане было непрерывно прокатано 300 кг листа. На ножницах за прокатным станом горячекомпактированный лист разрезали на заготовки 1000х1200х6 мм. Несколько полученных первых горячекомпактированных заготовок были направлены на свободное вспенивание. Полученные заготовки укладывали в формы размером, соответствующим нарезанным заготовкам 1000х120-200х27 мм из теплоизоляционного материала, и подвергали высокотемпературной обработке при температуре 760oС. При достижении температуры на горячекомпактированной заготовке выше фазового перехода в жидкое состояние начинался процесс вспенивания порошковой заготовки и при появлении слоя алюминия над стенкой рамки, высота которой составляла 27 мм, по визуальному наблюдению оценивали окончание вспенивания. Рамку извлекали из печи и интенсивно охлаждали вспененную заготовку. Размер полученных пористых полуфабрикатов составил 1000х120-200х28.5 мм. Нижняя поверхность пористых листов была ровная, а верхняя имела следы вздутий от внутренних пор. Боковые поверхности вспененной плиты были ровные. Плотность полученных пористых плит составила 0.58-0.61 г/см3. Выход годного на пористых полуфабрикатах составил 100%. Вторую часть горячекомпактированных заготовок 1000х120-200х6 мм вспенивали так же в рамках из теплоизоляционного материала при температуре 760oС и после появления кромки алюминия над стенкой рамки высотой 27 мм по визуальному наблюдению оценивали окончание вспенивания. Рамку перемещали из печи в технологическое пространство с меньшей температурой, в котором на торец рамки опускали гладкую плиту, и после фиксации ровной поверхности, плиту снимали, рамку извлекали из печи и интенсивно охлаждали вспененную заготовку. Размер полученных пористых полуфабрикатов составил 1000х120-200х27.5 мм. В этом случае верхняя и нижняя поверхности пористых плит были ровные. Боковые поверхности вспененной плиты также были ровные. Плотность полученных пористых полуфабрикатов составила 0.60-0.63 г/см3. Выход годного на пористых полуфабрикатах составил 100%. Пример реализации способа получения плоских горячепрессованных полуфабрикатов на порошковом прокатном стане из дробленых частиц, из различных вторичных алюминиевых сплавов состоит в следующем. Частицы размером 1.0-4.5 мм, полученные дроблением отходов алюминиевого сплава Д16 системы Al-Cu-Mg-Mn (температура ликвидус сплава 640-645oС, температура образования равновесной легкоплавкой эвтектики 505-510oС) в количестве 300 кг засыпали в бункер, далее через специальный дозатор дробленые частицы сллава Д16 ровным слоем с насыпным весом 1.30-1.36 г/см3 рассыпали на ленточный конвейер нагревательной печи. Нагрев частиц осуществляли в печи с азотной средой при температуре 500-550oС. Нагретые частицы ссыпались в приемную воронку вертикального прямоугольного желоба, который подключен к вибросистеме. Частицы заполняли зазор между стенками по всей длине вертикального бункера и, проходя зону вертикального желоба под действием подключенной к нему вибросистеме, уплотнялись до плотности утряски 1.6-1,7 г/см2. Одновременно уплотненные частицы, проходя по вертикальному желобу, подогревались до 500-550oС. Далее горячие частицы из сплава Д16 поступали в приемный бункер прокатного стана, из которого частицы попадали в расчетный зазор между валками, определяющими дугу захвата прокатного стана. Дуга захвата вращающихся холодных валков втягивала горячие частицы в зону деформации, в которой происходило частичное охлаждение, уплотнение частиц и их компактирование со степенью деформации от 5 до 10%. Зазор в очаге деформации 6 мм. Толщина получаемого листа из дробленых частиц сплава Д16 составляла 6 мм. Все агрегаты, по которым двигались частицы, обеспечивали синхронное непрерывное поступление частиц к прокатному стану, сохраняя постоянство объемно-весовых и температурных параметров технологического процесса. При попадании охлажденных, но еще достаточно нагретых частиц сплава Д16 при температурах 430-450oС в замкнутое пространство очага деформации с удельным давлением от 300 до 600 МПа происходит горячее непрерывное компактирование или прессование (отн. плотность 0.97-0.99%). На прокатном стане было непрерывно продеформировано до 300 кг частиц сплава Д16 до получения листа. На ножницах за прокатным станом горячепрессованный лист разрезали на заготовки. В результате условий непрерывного компактирования частиц из сплава Д16 получили непрервыный лист, который на ножницах резали на длину 1000 мм. Пример реализации способа получения плакированных алюминием горячепрессованных листов на порошковом прокатном стане из дробленых частиц при использовании отходов различных алюминиевых сплавов состоит в следующем. Частицы размером 1.0-4.5 мм, полученные дроблением отходов алюминиевого сплава Д16 системы Al-Cu-Mg-Mn (температура ликвидус сплава 640-645oС, температура образования равновесной легкоплавкой эвтектики 505-510oС), в количестве 300 кг засыпали в бункер, далее через специальный дозатор дробленые частицы сплава Д16 ровным слоем с насыпным весом 1.30-1.36 г/см3 рассыпали на ленточный конвейер нагревательной печи. Нагрев частиц осуществляли в печи с азотной средой при температуре 500-530oС. Нагретые частицы ссыпались на движущиеся с обеих сторон горячие алюминиевые листы (450oС) толщиной 1 мм, а шириной 120 мм. Алюминиевые листы, установленные в бухтах, предварительно пропускали через нагревательное устройство, позволяющее нагреть листы до 450oС, далее они входили с обеих сторон в приемную воронку вертикального прямоугольного желоба и прижимались к его внутренним стенкам. Таким образом осуществлялся контакт движущихся листов со стенками вертикального желоба, который подключен к вибросистеме. Затем алюминиевые листы протягивали по приемному бункеру порошкового прокатного стана и вводили в зону очага деформации валков, формирующую ширину горячепрессованного листа. Концы листов, выходившие из прямоугольного ручья валков, по их ширине загибали в замок. Когда линия плакирующих листов была собрана, начинали засыпать горячие частицы из сплава Д16 в приемный бункер, с которого частицы пересыпали в расчетный зазор между алюминиевыми листами. Далее горячие частицы из сплава Д16 вместе с плакирующими листами поступали в приемный бункер прокатного стана, из которого частицы попадали в расчетный зазор между валками, определяющими дугу захвата прокатного стана. Этот зазор оставался постоянным от вертикального приемного бункера до расчетного зазора между холодными валками, определяющими дугу захвата прокатного стана. Дуга захвата вращающихся холодных валков втягивала горячие плакирующие листы вместе с частицами в зону деформации, в которой происходило частичное охлаждение, уплотнение частиц и их прессование со степенью деформации от 5 до 10%. Частицы заполняли зазор между листами по всей длине от вертикального приемного бункера до замка под валками и, проходя зону вертикального желоба, под действием подключенной к нему вибросистеме уплотнялись до плотности утряски 1.6-1.7 г/см2. Одновременно уплотненные частицы, проходя по вертикальному желобу, подогревали до 500-530oС. Когда зазор между плакирующими алюминиевыми листами был засыпан частицами, включали прокатный стан и всю синхронизированную систему подачи частиц. Зазор в очаге деформации 6 мм. Толщина плакирующего листа из алюминия - 1 мм. Толщина получаемого листа из дробленых частиц сплава Д16 составляет около 4 мм. Расчетный зазор между плакирующими листами обеспечил пластическую деформацию 5%. Зазор между валками, в который входит приемный бункер прокатного стана, должен быть увеличен на толщину двух листов алюминия. Все агрегаты, по которым двигались частицы, обеспечивали синхронное непрерывное поступление частиц к прокатному стану, сохраняя постоянство объемно-весовых и температурных параметров технологического процесса. При попадании охлажденных частиц сплава, но имеющих температуру 450oC, в замкнутое пространство очага деформации с удельным давлением от 300 до 600 МПа происходит горячее непрерывное компактирование (отн. плотность 0.98-0.99). На прокатном стане было непрерывно продеформировано до 300 кг частиц сплава Д16 до получения плакированного листа. На ножницах за прокатным станом горячепрессованный плакированный лист разрезали на заготовки. В результате условий непрерывного прессования частиц сплава Д16, плакированных алюминием, получали непрерывный лист шириной до 120 мм, который на ножницах резали на длину 1000 мм. В итоге получали листы из Д16, плакированные с двух сторон алюминием толщиной 1 мм. Толщина плакирующего алюминия или алюминиевого сплава может быть выбрана от 0.3 до 1 и более. Температура нагрева частиц алюминиевых сплавов перед прокаткой для получения стандартных свойств сплава из дешевых дробленых отходов должна соответствовать твердому высокопластичному состоянию, т.е. на 20-50oС ниже температуры образования легкоплавкой эвтектики. Рекомендованные высокие температуры нагрева частиц сплавов, превышающие температуру появления легкоплавких эвтектик, по предлагаемой заявке вызваны основным условием: холодными валками, с которых всегда начинается процесс прокатки. Поэтому перегрев частиц, поступающих на прокатный стан, во-первых, позволяет осуществить получение необходимых по свойствам горячепрессованных листов как с плакировкой, так и без плакировки. Во-вторых, при подаче перегретых частиц в валки прокатного порошкового стана происходит нагрев поверхности валков за счет передачи тепла от массы прокатываемых частиц. При нагреве поверхности валков до температуры даже 150oС уменьшается градиент температур между температурой валков и температурой нагреваемых частиц. Для получения температуры частиц в очаге деформации 450oC температуру нагрева частиц в печи можно уменьшить до 500oС. Эта температура, при которой отсутствует жидкая фаза в виде легкоплавкой эвтектики в частицах сплава, обеспечивает развитие процесса горячего компактирования при новых структурных состояниях в частицах. Поэтому для осуществления оптимальных условий ведения процесса как для порошков, так и для частиц с экономически и технически выгодными показателями следует в начальный период для разогрева валков вести прокатку с использованием перегретых отходов из пластичных однофазных сплавов до 600oС. При нагреве поверхности валков до 100-150oС на конвейере печи изменяли состав подаваемого материала, например засыпали порошки, устанавливали температуры нагрева не 500-530oС, а 490-500oС. При этих температурах уже снижается интенсивность разложения TiH2 при полном сохранении свойств горячекомпактируемых листов, т. к. процесс компактирования проходит при оптимальных температурах 430-460oС. В результате, при правильно выбранных технологических параметрах формируются плотные (0.97-0.99 отн. плотность) непрерывные горячекомпактированные листы из порошков и горячепрессованные листы из дробленых частиц следующих толщин от 3.0 мм до 10 мм. Описанные примеры реализации изобретения в соответствии со всеми вариантами способа обеспечивают возможность реализации назначения изобретения и достижения указанного выше технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, но при этом не исчерпывает всех возможностей осуществления изобретения, охарактеризованного совокупностью признаков, приведенных в формуле изобретения.
Класс B22F3/11 изготовление пористых заготовок или изделий
Класс C22C1/08 сплавы с открытыми или скрытыми порами