Введение к работе
Актуальность работы.
Основная задача прикладной науки - повышение конкурентоспособности промышленной продукции. Это достигается путем повышения надежности и уменьшения себестоимости готовых изделий.
Пористые проницаемые металлы являются высокотехнологичным материалом, находящим применение в пищевой промышленности, авиастроении, станкостроении и других наукоемких отраслях в основном в качестве фильтров. Пористый литой алюминий - наиболее технологичный материал для изготовления фильтров, сочетающий в себе высокую-фильтровальную способность с низким гидравлическим сопротивлением и высокой грязеемкостью, высокую коррозионную стойкость, небольшой вес с еысокой прочностью, низкую себестоимость. Есть и другие области применения пористого литого алюминия - глушители шума, тепловые трубы, электроды, демпферы, разделители сред. Все это делает его исключительно конкурентоспособным современным материалом, в перспективе способным занять большую долю рынка пористых металлов.
К сожалению, в настоящее время не существует крупного производства пористого литого алюминия, могущего удовлетворить в полном объеме потребности промышленности даже в фильтрах. Кроме экономических причин неполной востребованности технологии, есть и технологические. Высока доля брака отливок. Это связано с тем, что не разработаны оптимальные режимы процессов заливки и вымывки.
Цель работы.
Выявление причин брака пористых отливок по непропитке и закрытым усадочным раковинам.
Разработка технологических принципов получения качественных отливок и наиболее экономичного температурного режима заливки.
Выявление причин коррозии отливок. Исследование процесса вымывки порообраэующего наполнителя из тела отливки и разработка рекомендаций к применению различных способов его ведения s зависимости от типа отливок с целью его инт екеификацни.
Научная новизна.
Выявлено, что причиной закрытых усадочных раковин в пористом литье является неблагоприятное соотношение теплофизи-ческих характеристик композиционной и прибыльной (цельнометаллической части) отливок. Даны рекомендации по реализации принципа направленного затвердевания.
Экспериментально изучена жидкотекучесть чистого алюминия в"капиллярных зазорах порообразущей засыпки (NaCl). Показано, что основным фактором, определяющим жидкотекучесть, является температура подогрева наполнителя. Выявлены критические точки подогрева наполнителя, ниже которых пропитка не идет. Показано влияние на них фракции используемого наполнителя, температуры заливки расплава и приложенного на расплав давления. Наиболее целесообразно управлять жидкотекучестью расплава путем прогрева наполнителя.
Выявлено, что причиной интенсивной коррозии отливок является неполное удаление порообраэующего наполнителя. Исследованы возможные режимы вымывки. Показано, что вымывать отливку в диффузионном режиме невозможно. Исследованы различные варианты реализации конвективного режима вымывки. Показано, что вымывка свободным потоком эффективна для отливок с тонкой стенкой. Изучено образование микрозазоров между гранулой порообразующе-го наполнителя и расплавом, благодаря чему возможно ведение вымывки под давлением сквозь тело отливки. На защиту выносятся
технологические принципы производства пористого литья без закрытых усадочных раковин;
температурный режим заливки;
- технологические основы вымывки порообраэующего наполнителя;
''-- целесообразность применения различных способов вымывки.
"'"' Практическая значимость результатов работы.
Результаты работы позволили значительно увеличить выход годного.' Снижен брак"по закрытым усадочным раковинам. Исследования жидкотекучести расплава в порообразущей засыпке позволили снизите расход электроэнергии. Сравнительные испытания, проведенные'на заводе "Композит",выявили, что фильтроэлементы,
изготовленные в рекомендуемом термическом режиме имеют большую полноту и тонкость очистки.
Выявлена необходимость вымнвки порообразущего наполнителя срззу же после охлаждения отливки - исключается возможность складирования невымытых отливок.
Рекомендации по интенсификации вымывки позволили повысить скорость и качество этой стадии их изготовления. Апробация работы и публикации. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технической конференции "XXI Гагаринские чтения", секция " Современные материалы и технология их обработки при изготовлении летательных аппаратов".