Спосіб виготовлення проникних шаруватих матеріалів з металевого волокна та порошку

1 Спосіб виготовлення проникних шаруватих матеріалів з металевих волокон і порошків, який включає формування шарів з волокна та порошку і наступне спікання, який відрізняється тим, що формування шарів з волокна і порошку виконують шляхом послідовного пошарового вібророзсіву волокна та порошку на нерухому плоску підкладку 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що формування проникних каркасних композицій здійснюють шляхом почергового осадження тонких високопористих волоконних і порошкових шарів Недоліками способу в низька проникність та пластичність матеріалів При накладанні віброколивань спостерігаються утруска та розшарування структурних елементів - порошок пересувається вниз, а волокно -вверх В результаті гідродинамічні та механічні характеристики матеріалу знижуються і відповідають рівню малопористого та жорсткого порошкового шару Запропонований спосіб виготовлення проникних шаруватих матеріалів з металевих волокон та порошків, що включає формування волокнових і порошкових шарів з подальшим їх спіканням, відрізняється тим, що формування шарів з волокна і порошку виконують шляхом послідовного пошарового вібророзсіву волокна та порошку на нерухому плоску підкладку Спосіб відрізняється також тим, що формування проникних каркасних композицій здійснюється шляхом почергового осадження тонких високопористих волокнових та порошкових шарів Метод формування, що використовується в запропонованому способі, дозволяє створювати перспективні структури у вигляді шарів з волокон та порошків різних розмірів, що чергуються в різній ПОСЛІДОВНОСТІ, також структури з високопористою і міцною основою, яка повністю заповнена порошком, або утримує тонкі волокново-порошкові шари різного призначення При цьому глибина проникнення порошку в волокновий каркас з регулярною структурою (товщиною 5 і більше міліметрів) розраховується за формулою О 00 49874 0 4 H = ©-d B -[5,1-(d n /d B )" ' -1,5j/1-© h глибина проникнення порошку у волокновий каркас, мкм, © насипна пористість волокна, %, dn розмір частинок порошку, мкм, de діаметр волокна, мкм Спікання в заявленому способі здійснюється з незначними статичними навантаженнями, які дозволяють вилучити деформацію, визвану різним ступенем усадки волокон і порошків та підвищити характеристики МІЦНОСТІ високопористих шаруватих матеріалів Таким способом можна одержувати високопористі шаруваті матеріали без подальшого їх пресування і повторного спікання Вказаний спосіб виграє і від того, що дозволяє отримувати проникні шаруваті матеріали у вигляді листових заготовок з високою пористістю і малим розміром пор, підвищеною пластичністю 3 таких матеріалів шляхом згину і зварювання можна виготовляти ефективні фільтроелементи практично будь-якої форми та розмірів Заявлений спосіб реалізується при виготовленні матеріалів у наступній ПОСЛІДОВНОСТІ Спочатку готується установка для формування 1) виставляється довжина пересування ходових апаратів, 2) наповнюються волокном і порошком вібросита, 3) розраховується необхідна КІЛЬКІСТЬ ВОЛОКОН І порошків, 4) визначається КІЛЬКІСТЬ волокна і порошку, що осаджується за один прохід вібросит над підкладкою, 5) розраховується необхідна КІЛЬКІСТЬ проходів, щоб розсіяти волокнові і порошкові наважки Процес формування високопористої заготовки, власне, зводиться до відпрацювання необхідної КІЛЬКОСТІ проходів вібросит в автоматичному режимі Після відключення установки сформовану заготовку разом з підкладкою вставляють у піч для спікання (див Таблицю "Результати дослідження проникності і МІЦНОСТІ запропонованим і відомим способом") Таблиця Результати дослідження проникності і МІЦНОСТІ на згин на зразках, виготовлених запропонованим і відомим способами ПроникСередній Спосіб виготовМІЦНІСТЬ на ність, хЮ 12, розмір пор, Конструкція матеріалів пення матеріалів згин, Мпа м2 мкм Спресована при тиску 70МПа композиція, що має шар з волокном нерж стал діаметром 50мкм висотою 3,2мм і шар з 7 24 20 порошку нерж с талі з розміром часток ІЗОмкм, висотою 0,8мм Пропонуємий Спресована при тиску 70МПа композиція, спосіб що має шар з волокном нерж сталі діаметром 50мкм, висотою 4мм, запов21 12 20 нений з однієї сторони порошком нерж сталі з розміром часток ІЗОмкм на глибину 0,8мм Спресована при тиску, 70МПа композиція, що має шар з волокном мід Відомий спосіб діаметром 50мкм, висотою 3,2мм і шар з 4,6 36 20 порошку МІДІ з розміром часток ІЗОмкм, висотою 0,8мм Приклад 1 Виготовлення двошарової композиції з розмірами 8 х 100 х 300мм, яка складається з шару волокна з нержавіючої сталі (діаметр моноволокон 50мкм, висота - 6мм) і шару порошку з нержавіючої сталі (розмір частинок -ІЗОмкм висота - 2мм) здійснюється на установці, що має два ходових апарати з віброситами для волокна і порошку, виконуючих ПОСЛІДОВНІ і регульовані пересування по направляючих з швидкістю 1,5м/хв відносно нерухомої підкладки При цьому підкладка розміром ЮОхЗООмм зі сталі укладається між направляючими, вібросито з вічком 1000мм наповнюється волокном, вібросито з вічком 200мм наповнюється порошком Шлях пересування апаратів обмежується таким чином, щоб при ЗМІНІ напрямку руху вібросито знаходилось за краєм підкладки Одно Примітка При згині руйнується порошковий шар При згині зразки не руйнуються При згині руйнується порошковий шар часно розраховується необхідна КІЛЬКІСТЬ волокна і порошку з урахування глибини проникнення порошку в волокновий каркас (для заданих структурних елементів вона дорівнює 1,2мм), КІЛЬКІСТЬ волокна і порошку, що осаджуються за один прохід вібросит над підкладкою, а також КІЛЬКІСТЬ проходів вібросит, необхідних для розсіювання волокнових, і порошкових наважок Згідно з розрахунками, для вищевказаної заготовки необхідно мати 140г волокна і 130г порошку Ця КІЛЬКІСТЬ ВИСХІДНИХ матеріалів розсіюється за 20 проходів вібросита для волокна (за 1 прохід розсіюється 7г волокна) та за 11 проходів - для порошку (за 1 прохід розсіюється 12г порошку) Власне, формування зводиться до включення ходового апарата з волокном на 20 проходів і ходового апарата з порошком на 11 проходів 49874 Після відключення установки сформовані заготовки разом з підкладками збирають у пакет (5 10 заготовок) і спікають у вакуумній печі при температурі 1200°С впродовж 1 години з статичним навантаженням 10 - 30г/см2 Для того, щоб уникнути переущільнення нижніх, найбільш навантажених заготовок, використовують спеціальні обмежувачі З спечених і спресованих при тиску 70МПа плоских заготовок вирізають зразки у вигляді дисків діаметром 30мм для дослідження проникності і пластин з розмірами 4 х 10 х 60мм для дослідження їх на згин Результати дослідження проникності і МІЦНОСТІ на згин на зразках, виготовлених запропонованим і відомим способом, приведені в таблиці У наведених прикладах описані способи виготовлення корозійностійких фільтрувальних матеріалів з нержавіючої сталі, але, при необхідності, таким способом можна виготовляти пористі шаруваті матеріали практично з будь-яких металів нікелю, МІДІ, титану, ніхрому, заліза, перспективні також композиції "волокно з нержавіючої сталі порошок з титану, срібла, МІДІ, хрому," "волокно з МІДІ - порошок з бронзи, титану, олова" та ш Приклад 2 Виготовлення заготовки з такими, як і в першому прикладі розмірами і структурними елементами, але у вигляді волокнового каркасу висотою 8мм, заповненого порошком на глибину 1,2мм починається також з підготовки установки для формування до роботи та визначення необхідної КІЛЬКОСТІ проходів для осадження розрахункових наважок волокна і порошку (згідно з розрахунком для формування такої заготовки необхідно 162г волокна, 49г порошку) Таку КІЛЬКІСТЬ ВИСХІДНИХ матеріалів можна розсіяти за 23 проходи вібросита з волокном (за 1 прохід розсіюється 7г волокна) і 4 проходи - для порошку (за 1 прохід розсіюється 12г порошку) Власне, формування заданої заготовки зводиться до включення ходового апарату з волокном на 23 проходи і ходового апарату з порошком на 4 проходи По закінченню формування, як і в першому прикладі, сформовану заготовку вставляють в вакуумну піч для спікання по вказаному раніше режиму Приклад З Виготовлення заготовки з такими, як в першому і другому прикладах розмірами та структурними елементами, але у вигляді волокнового каркасу, повністю заповненого порошком, також починається з підготовки установки для формування до роботи та розрахунку необхідної КІЛЬКОСТІ ВОЛОКОН І порошків (згідно З розрахунку для заданої заготовки необхідно 140г волокна і 270г порошку) При цьому, формування такої заготовки здійснюється почерговим включенням ходових апаратів з волокном і порошком на 2 проходи (почерговим осадженням 14г волокна і 24г порошку) Власне, формування заданої заготовки зводиться до 10-разового включення ходового апарату з волокном на 2 проходи і 11-разового включення на 2 проходи апарату з порошком По закінченню формування, як і раніше, сформовану заготовку вставляють в піч для спікання по вказаному режиму Результати дослідження проникності і МІЦНОСТІ на згин на зразках, виготовлених запропонованим і відомим способом приведені в таблиці З таблиці видно, що коефіцієнт проникності зразків, виготовлених запропонованим способом в 1,5 - 4,5 разів вищий, чим у зразків, виготовлених відомим способом Зразки, виготовлені запропонованим способом у вигляді волокнового каркасу частково заповненого порошком, відрізняються в 1,5-3 рази меншою-міцністю на згин (жорсткістю), чим такі ж зразки у вигляді окремих волокновихта порошкових шарів, виготовлених відомим і запропонованим способами Такі зразки деформуються при згині без руйнування Запропонований спосіб дозволяє одержувати фільтроелементи з підвищеними гідродинамічними і механічними характеристиками у вигляді листів та труб практично будь-якої форми і розмірів та створювати ефективні структури для теплопередаючих пристроїв випарювально-конденсаційного типу ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71