Пристрій для отримання композиційних матеріалів

Реферат: Пристрій для отримання композиційних матеріалів містить піч для отримання рідкого металу та дозуючий пристрій для подачі дисперсного матеріалу, ємкості з транспортуючим та прискорюючим газом, змішувач для отримання газової суспензії, канали для транспортування та прискорення руху газової суспензії, датчики тиску транспортуючого та прискорюючого газів і лазерну систему фокусування та транспортування випромінювання. UA 81108 U (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ОТРИМАННЯ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ UA 81108 U UA 81108 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі металургії, ливарного виробництва, зокрема до отримання композиційних матеріалів. Відомі пристрої для отримання композиційних матеріалів, які містять введення в розплав нерозчинних в ньому твердих частинок за допомогою механічного замішування різними змішувачами, вдуванням пилегазовим струмом, за допомогою центробіжних сил та інше (Патент США 3951651, МПК С22С01/22, 1976; заявка РФ 98110258/02, МПК С22С01/10, 21/00, 1998). Недоліками відомих пристроїв є відсутність конкретного співвідношення технологічних параметрів процесу, що забезпечують оптимальність технології та високу якість отриманих композитів. Також відомі пристрої за допомогою яких отримують композиційні матеріали шляхом просочування. Пристрої складаються з печі для отримання розплаву, ливарної форми та армуючих елементів, що розташовані в ливарній формі, а композиційний матеріал отримують шляхом заливання рідкого металу в ливарну форму з армуючими елементами та його твердіння (Тучинский Л.И. Композиционные материалы, получаемые методом пропитки. М. Металлургия, 1986, с.-208). Недоліками відомих пристроїв є наявність пор і порожнин, які утворюються внаслідок об'ємної усадки при кристалізації та недостатнього заповнення простору між армуючими елементами. Відомий пристрій, в якому метал, що потрапляє з ємності розрідження в електромагнітний насос, утримується в ньому до видалення повітря з порожнини ливарної форми, де встановлено каркас для просочування. Внаслідок поступового зниження напруги, яка подається на електромагнітний насос, метал по трубопроводу плавно заповнює вакуумну ливарну форму. Підведення металу до каркасу відбувається в радіальному напрямку через отвір в обичайці при підвищенні рівня металу в формі. Після завершення кристалізації виливка включається вакуумний насос і залишок металу видаляється по трубопроводу в спеціальну ємність (А.С. СРСР № 439342 МПК С22С01/02, 1974, № 30, с. 23). Недоліком пристрою є складність синхронізації роботи вакуумного та електромагнітного насосів, а також відсутність перемішування розплаву, що не дає можливість отримувати якісні композиційні матеріали. Найбільш близьким аналогом до запропонованої корисної моделі є пристрій, що містить тигель, який обертається на вертикальному валу, імпелер у вигляді плоского диску та дозатор дисперсного матеріалу. Відношення діаметрів тигля та диску складає 1:(1,2-1,3), при цьому глибина занурення імпелеру в розплав складає 0,2-0,5 висоти розплаву. Торець трубки подачі дисперсного матеріалу з дозатора розташовують на відстані від 5 до 15 мм від осі обертання імпелера. Вісь обертання імпелера зміщена відносно осі тигля на величину від 5 до 10 мм. Як матеріал диска використовується титан з азотованою поверхнею (Патент РФ № 2186867 МПК С22С01/10, С22С21/00. Опубл. 10.08.2002 р – найближчий аналог). Недоліком відомого пристрою (найближчого аналогу) є складність конструкції та обмежена область застосування, тому що використання імпелерів для змішування розплавів та розподілу дисперсних частинок застосовують тільки для алюмінієвих сплавів, а для інших (сталь, чавун, бронза, латунь) неможливо, тому, що відбувається взаємодія матеріалу імпелера з розплавом, що погіршує властивості композиційного матеріалу. В основу корисної моделі поставлена задача підвищить якість композитів. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для отримання композиційних матеріалів, який містить піч для отримання рідкого металу та дозуючий пристрій для подачі дисперсного матеріалу, згідно з корисною моделлю, містить ємкості з транспортуючим та прискорюючим газом, змішувач для отримання газової суспензії (транспортуючого газу та дисперсних частинок), канали для транспортування та прискорення руху газової суспензії, датчики тиску транспортуючого та прискорюючого газів і лазерну систему фокусування та транспортування випромінювання. Крім того, згідно з корисною моделлю, новим є ємкості з транспортуючим та прискорюючим газом, змішувач для отримання газової суспензії, канал для прискорення руху газової суспензії, датчики тиску транспортуючого та прискорюючого газу, лазерна система фокусування та транспортування випромінювання за допомогою якого здійснюється нагрівання дисперсних частинок. Додаткове введення до конструкції пристрою цих елементів пов'язано з отриманням якісних композитів. Якісні композиційні матеріали отримують введенням нагрітого дисперсного матеріалу у вигляді газової суспензії в металевий розплав. Нагрівання дисперсних матеріалів лазерним випромінюванням здійснюється в потоці газу, який прискорює рух частинок. Транспортування дисперсних частинок в металевий розплав за допомогою газової суспензії та їх нагрівання перед надходженням в розплав лазерним випромінюванням дозволяє скоротити термін отримання композиційних матеріалів. 1 UA 81108 U 5 10 15 20 25 30 Лазерний промінь проходить у потоці газу, який прискорює рух частинок і створює каверну. Датчики тиску транспортуючого та прискорюючого газів потрібні для визначення тиску газу, який транспортує частинки в розплав металу (транспортуючий газ) і тиску газу, який прискорює рух частинок (прискорюючий газ) та встановлення співвідношення, при якому утворюється оптимальний розмір каверни. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де показано пристрій для отримання композиційних матеріалів. Пристрій працює наступним чином. Після отримання рідкого металу 5, в змішувач 9 з дозуючого пристрою 10 подаються дисперсні частинки 7, а з ємкості 11 транспортуючий газ під тиском Р тр. В змішувачі 9 готується 3 та транспортується газова суспензія 8, що містить від 0,00035 до 0,03 м дисперсних частинок 7 3 на 1 м газу. При вмиканні лазерної системи фокусування та транспортування променю 1, відбувається фокусування згенерованого лазерного випромінювання 14 за допомогою якого здійснюється нагрівання дисперсних частинок 7 до температури від 0,8 до 0,95 температури плавлення матеріалу частинок. В канал 3 з ємності 2, під тиском Рп, додається газ 4, який прискорює рух дисперсних частинок 7 та разом з газовою суспензією 8 утворює каверну 6. За допомогою датчиків 12, 13 вимірюється тиск газу в каналі 3 і змішувачі 9. Значення тисків транспортуючого (Ртр) та прискорюючого (Рп) газів встановлюють таким чином, щоб реалізувалося наступне співвідношення: 0,2