Спосіб одержання металевих гранул

Спосіб одержання металевих гранул із стружки, що включає її подрібнення до заданого гранулометричного складу, який відрізняється тим, що гранули нагрівають у захисній атмосфері до температури твердого, рідкого або проміжного стану, який утримується в них завдяки наявності поверхневої окисної плівки, після чого їх загартовують Винахід відноситься до області гранульної металурги та ливарного виробництва і може бути використаний для виготовлення металевих гранул із застосуванням стружки ливарних та деформованих сплавів, що дозволить більш ефективно використати вторинну сировину при створенні виробів з більшою МІЦНІСТЮ та спеціальними властивостями ВІДОМІ способи одержання металевих гранул з розплаву металу шляхом його диспергування [Обработка давлением гранул алюминиевых сплавов Северденко В П , Шепельский Н В , Жилкин В З М Металлургия, 1980-216с] Вони поділяються на три види крапельний спосіб вільного витоку розплаву (стор 9), вібраційного руйнування металевої рідини (стор 9), диспергування розплаву під дією центр обіжних сил (стор 9) Крапельний спосіб одержання гранул полягає в тому, що під дією метало-статичного тиску розплав проходить через вічка фільтру і випадає у вигляді крапель, які охолоджуються Недоліком цього способу є низька продуктивність, необхідність підтримки заданого рівня металостатичного тиску та температури Відхилення від технологічних параметрів може призвести до безконтрольного витоку сплаву, і, як наслідок, одержання некондиційних гранул Вібраційний спосіб одержання гранул базується на сполученні крапельного з вібрацією тигля в вертикальній площині та жорстким ударом Він є більш продуктивнішим ніж крапельний Недоліком його являється періодичне коливання рівня розплаву в тиглі, що призводить до замішування газів із навколишнього середовища, шлаків та окисних плівок, які суттєво погіршують якість гранул та їх зварювання в процесі виготовлення виробів в умовах деформаційної обробки, Найбільш універсальним та продуктивним способом виготовлення гранул являється центрифугування розплаву та його загартування Він полягає в тому, що перегрітий розплав подається в перфорований стакан, який обертається з заданою швидкістю Під ДІЄЮ центробіжних сил розплав диспергується і попадає у вигляді крапель в охолоджуюче середовище (воду, газ), де формуються гранули веретеноподібної форми Для одержання гранул цим способом необхідно мати розплав з потрібними фізичними властивостями (поверхневим натягом, в'язкістю), які залежать як від температури, так і КІЛЬКОСТІ легованих металів Такий спосіб виготовлення гранул є багатоступеневим і включає наступні операції підготовку шихти, виплавку сплаву заданого ХІМІЧНОГО складу з обов'язковим його перегріванням вище лінії ліквідусу на 150-200°С, гранулювання розплаву, сушку гранул, розсіювання на фракції, сепарацію та очищення від неметалевих включень Найбільш близьким до пропонованого є спосіб одержання лускоподібних гранул, який передбачає екстрагування розплаву з поверхні ванни у вигляді тонких смужок за допомогою мідного диску з канавками, який обертається [Матин Б С , Васильєв В А Цветные металлы, 1987- №7 - С 14-17] 00 (О (О По відношенню до гранулювання метод лускоподібних гранул дозволяє підвищити швидкість охолодження приблизно на два порядки [Добаткин В И , Елагин В И , Федоров В М Быстрозакристаллизованные алюминиевые сплавы ВИЛС, 1995-16с] Він забезпечує також менше окислювання поверхні гранул Недоліком його являється значно нижча продуктивність порівняно з гранулюванням Спосіб потребує приготування розплаву заданого ХІМІЧНОГО складу та його перегрівання на 150200°С над ЛІНІЄЮ ліквідує Для його здійснення необхідно узгодження роботи екстрагуючого мідного диску з рівнем розплаву у ванні, що потребує додаткових пристроїв Також виникають проблеми із вийманням лускоподібних гранул із канавок, оскільки процес швидкоплинний і пов'язаний з оптимізацією обертання мідного диску Таким чином, спосіб відрізняється складністю та малою продуктивністю В основу винаходу, що пропонується, поставлена задача створення способу одержання металевих гранул із стружки, в якому шляхом и термічної обробки та загартування досягають одержання мілкодисперсної структури, характерної для гранульної металургії Поставлена задача вирішена тим, що в способі одержання металевих гранул із стружки, що включає її подрібнення до заданого гранулометричного складу, згідно з винаходом, нагрівають гранули в захисній атмосфері до температури твердого, рідкого або проміжного стану, який утримується в них завдяки наявності поверхневої окисної плівки, після чого їх загартовують Завдяки високотемпературному нагріву гранул стружки, леговані елементи розчиняються в матриці основного сплаву з утворенням пересиченого твердого розчину Наявність міцної окисної плівки Комп'ютерна верстка Т Чепелєва 61689 на поверхні гранул, та мала маса, дозволяють змінювати їх агрегатний стан від твердого до двофазного або рідкого Ці передумови в значній мірі підвищують швидкість охолодження при загартуванні і, як наслідок, призводять до одержання більш дисперсної структури гранул Випробування нового способу одержання металевих гранул проводили із застосування стружки алюмінієвого сплаву АК7 (ГОСТ 1583-93), яку подрібнювали в кульовому млині до розміру 2,5мм Процес термічної обробки гранул проводили по двох варіантах 1 - нагрів до температури 540±10°С при якому гранули знаходяться в твердому стані, 2 - нагрів в діапазоні температур 575-630°С В другому варіанті гранули знаходяться в двофазному (575-615°С) або рідкому стані (615630°С) Такий режим нагрівання забезпечує перехід легуючих елементів в твердий розчин, який стає пересиченим Найбільший ефект пересичення досягається при наявності в гранулах легуючих металів перехідної групи (залізо, марганець та ш ) Подальше загартування гранул у воді забезпечує високу швидкість охолодження, яка фіксує пересичений стан твердого розчину без виділення грубих вторинних фаз (штерметалідів) Одержані гранули із застосуванням нового способу мали мілко дисперсну структуру характерну для гранильної металургії Таким чином, новий спосіб одержання металевих гранул із застосуванням стружки ливарних та деформованих сплавів в значній мірі здешевлює процес, оскільки відпадає необхідність в таких трудомістких операціях як підготовка розплаву, його гранулювання, не потребує спеціального обладнання, відзначається доступністю використання Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119