Металотермічний реактор

Металотермічний реаістор, який містить верх ню камеру для проведення металотермічної реакції з отвором, прикритим запобіжною пластинкою, що розчиняється із закінченням реакції, який відрізняється тим, що додатково містить нижню камеру для проведення розчинення компонентів з високим ступенем випалювання і закінчення процесу легування та пізнього модифікування сплаву Винахід відноситься до ливарного виробництва, а саме до обладнання металотермії і може бути використаний при терміновому виготовленні чавунних заготовок, а також при термітному зварюванні матеріалів у ремонтних цехах Найбільш близьким до запропонованого є металотермічний реактор [1], який являє собою реакційну камеру для проведення металотермічної реакції горіння терміту В нижній частині камери є отвір, прикритий запобіжною пластинкою Недоліками вищевказаного металотермічного реактору є те, що його конструкція не забезпечує досягнення достатньо повного модифікування і одночасно ефективного легування чавуну Завдання винаходу полягає у вдосконаленні конструкції металотермічного реактору, який забезпечував би краще засвоювання легуючих елементів і модифікаторів (у основному це модифікатори складу ферум-силіцій-магній-рідкісноземельні метали) та підвищення МІЦНОСТІ зварного шва, що дає значну економію як модифікаторів так і легуючих елементів Поставлене завдання досягається таким чином, що металотермічний реактор, який містить верхню камеру для проведення металотермічної реакції з отвором, прикритим запобіжною пластинкою, що розчиняється із закінченням реакції, який відрізняється тим, що додатково містить нижню камеру для проведення розчинення компонентів з високою ступінню випалювання і закінченням процесу легування та пізнього модифікування сплаву Перевага запропонованого металотермічного реактора полягає в тому, що він дає можливість після протікання рідкого чавуну через нижню камеру з лігатурою - ферум-силіцій-магній-рідкісно земельні метали, досягти кращого засвоювання легуючих елементів та модифікаторів з ВІДПОВІДНОЮ їх економією, а також підвищувати якість і МІЦНІСТЬ зварного шва На фіг 1 приведена схема металотермічного реактору, де 1 - верхня камера, 2 - нижня камера, З - пластинка, що розділяє камери, 15 - запобіжна пластинка нижньої камери (або металева сітка), 4 порожнина для термітного зварювання, 5 і 6 - чавунні деталі, що підлягають зварюванню Металотермічний реактор працює наступним чином - у верхній камері 1 проходить металотермічна реакція горіння фероалюмінієвого терміту і розчинення у термітній сталі графітового порошку, а також розділення рідких продуктів реакції на металічну і шлакову фази При цьому шлакова фаза спливає, а рідкий чавун збирається у нижній частині камери і пропалює тонку пластинку 3 Час пропалювання пластини, залежить від и товщини і повинен бути достатнім для повного розділення двох рідких фаз у камері 1 Камера 2 служить для проведення шмолд-процесу - пізнього модифікування чавуну і, одночасно, його легування СИЛІЦІЄМ та іншими елементами Розчинення пластини З приводить до виливання рідкого сплаву у порожнину зварювання 4, де і проходить оплавлення перегрітим термітним чавуном зварюваних чавунних деталей 5 і 6, а після охолодження і тверднення всієї системи - міцне їх зварювання Таким чином, запропонований металотермічний реактор дозволяє досягати кращого засвоювання легуючих елементів та модифікаторів з одночасним підвищенням МІЦНОСТІ зварного шва Запропонований металотермічний реактор також дає можливість отримувати ЯКІСНІ ВИЛИВКИ, (О ю 52962 проводити якісне зварювання чавунних заготовок з економією легуючих елементів Приклад конкретного використання На фіг 2 зображена схема металотермічного реактора для зварювання чавунних деталей, де 1 - верхня камера, 2 - нижня камера, 3 - пластина, 4 - порожнина для термітного зварювання, 5, 6 - чавунні деталі з СЧ20 товщиною 20мм, 7 - двокамерний реактор, 8 - отвір, 9 - формувальна суміш, 10 пінополіуретан, 11 - стержень з отвором, 12 - суміш терміту та графітового порошку, 13 - вертикальний ливарний канал, 14 - опока Чавунні деталі 5 і 6 заформовують у піщано-глиняну суміш 9, при цьому щілина між ними (шириною - 20 - 30мм) заповнюється пінополіуретаном 10 Чавунні деталі 5, 6 і поліуретановий прошарок 10 прикриваються опокою з формувальною сумішшю 9, яка має рівні лади У верхній напівформі передбачається канал 13, на якому встановлюється двокамерний реактор 7 У формувальній суміші виготовляється тимчасовий отвір 8, через який подається полум'я газової горілки Це полум'я пропалює пшополіуретановий прошарок 10, розжарює торці чавунних деталей 5 і 6 та прогріває порожнину термітного зварювання 4, а одночасно і канал 13, верхню 1 та нижню 2 камери реактору Після завершення операції прожарювання у камеру 2 закладається лігатура ферум-силіцій-магній-рідкісноземельні метали і стержень 11 з отвором, який перекривається тонкою пластиною зі сталі (як варіант - алюмінієвого або титанового сплаву) Після цього у камеру 1 засипається суміш терміту і графітового порошку 12 Проводиться розігрів чавунних деталей 5 і 6 горілкою приблизно до 250°С Суміш підпалюється термітним сірником (для цього можна застосовувати запалювальні порошки магнію чи титану, які у свою чергу підпалюються звичайним сірником) Приблизно через 20 - 25 секунд після початку технологічної операції синтезу сплаву і зварювання пластина 3 пропалюється термітним чавуном, який виливається у нижню камеру реактора 2, розчиняючи на своєму шляху лігатуру ферум-силіціймагній-рідкісноземельні метали, і стікає через канал 13 у порожнину зварювання Окислений після прогріву шар чавуну на торцях чавунних деталей 5 та 6 частково відновлюється розплавом чавуну, що містить СИЛІЦІЙ Чавунні деталі міцно приварюються одна до одної в результаті їх оплавлення перегрітим чавуном і його твердіння Результати дослідження зварного шва показано у табл Техніко-економічна ефективність Високоміцний чавун, виготовлений у даному металотермічному реакторі запропонованим способом у 3 - 4 рази дорожчий за чавун, виплавлений традиційними технологіями Економічний ефект досягається тільки при застосуванні винаходу для виготовлення ремонтного литва в умовах майстерень та інших виробничих приміщень не пристосованих для звичайних методів плавки або, навіть, у польових умовах Таблиця Властивості зварного термітного з'єднання Властивості зони зварювання № п/п КІЛЬКІСТЬ Тверглобуляр5ю , дість, ного графіту НВ МПа % у структурі 1 Сірий чавун 0 170 210 0 Перехідна 2 30-70 зона** Високоміц3 85-95 190 550 4,5 ний чавун *Механічні властивості визначено на стандартних зразках діаметром 10мм **Відбілу нема Метал Винахід може бути використаний у ливарному виробництві та у ремонтних цехах при терміновому отримуванні сплаву, а також для зварювання чавунів і для виготовлення або живлення чавунних виливків при застосуванні технології екзотермічних ливарних додатків Очікуваний економічний ефект за оцінковими даними перевищує 500тис гривень на рік Джерела інформації 1 Фасонное лите из термитной сталі /Фасонное литье из термитной стали/ Золковер М 3 , Гридунов А С , Быльницкий-Бируля С О и др - М Дориздат, Издательство дорожной технической литературы Гуммосдора МВД СССР, М , 1950 274с - прототип Фіг 1 52962 Фіг 2. ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24