×
09.05.2019
219.017.505f

СПОСОБ ЛИТЬЯ ПРОВОЛОКИ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области металлургии. Способ литья проволоки из сплава на основе системы алюминий-редкоземельные металлы включает плавку металла, введение в расплав легирующих компонентов, дегазацию расплава и его выпуск по трубопроводу через калибрующую втулку с последующей кристаллизацией струи жидкого металла в охлаждающей среде и отводом ее посредством движущейся подложки к укладчику. Плавку и дегазацию ведут в вакуумной печи при низком вакууме. Кристаллизацию осуществляют в кристаллизаторе охлаждающей средой, подаваемой в виде распыленных частиц под острым углом по направлению движения кристаллизуемой струи. Обеспечивается получение электротехнической проволоки с повышенной пластичностью. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Группа изобретений относится к области металлургии и может быть использована для производства путем непрерывного литья металлической проволоки электротехнического назначения с повышенными физико-механическими свойствами и незначительного веса, используемой, например, для бортовых кабельных сетей (БКС) летательных аппаратов.

Весьма важным фактором при производстве летательных аппаратов является снижение веса их деталей, узлов и агрегатов, в частности БКС. В настоящее время для прокладки БКС используется медная проволока, плотность которой равна 8,94 г/см3. Проблему снижения веса БКС можно решить заменой медной проволоки на алюминиевую, плотность которой равна 2,71 г/см3. Однако чистый алюминий уступает меди по прочности и жаропрочности.

Данная проблема может быть решена производством проволоки из сплавов на основе алюминия, обладающих высокими физико-механическими свойствами как при низких, так и при высоких температурах. Наиболее перспективными для этих целей являются сплавы на основе системы алюминий - редкоземельные металлы (РЗМ), такие как церий, иттрий, лантан, миш-металл (ММ).

Известно, что при высокой скорости охлаждения металла 103-104 К/с РЗМ практически полностью выделяются в виде интерметаллидных фаз типа Al4Me. При этом микроструктура полуфабрикатов представляет собой чистый алюминий с равномерно распределенными по зерну микроскопическими интерметаллидами. Благодаря этому обеспечивается повышенная прочность, жаропрочность и практически полностью сохраняется электропроводность.

Достигнуть быстрой кристаллизации возможно на малом объеме жидкого металла. Так, известна технология получения проволоки из гранул сплава алюминия, легированного 6-8% РЗМ, и состоит из операций: гранулирования расплава в воду, дегазация в алюминиевых стаканах в вакуумных печах, горячего компактирования, обточки стакана, горячего прессования в прутки диаметром 10-12 мм и волочения до диаметра 1-0,5 мм (ТУ 1-809-1038-96).

Однако технология трудоемка, требует большого парка оборудования и расхода электроэнергии, а кроме того, при последующем волочении на более тонкие размеры (диаметром до 0,08 мм) проволока рвется из-за наличия окислов и межкристаллитных фаз.

Известен способ непрерывного литья заготовок, включающий плавку металла в печи, вытягивание в горизонтальном положении с помощью холодной проволочной затравки жидкой струи металла, охлаждение ее непосредственно водой. Устройство для непрерывного литья проволочной заготовки включает печь с отверстием, в котором установлен калибрующей мундштук, тянущее устройство (а.с. СССР №64127, кл. В22D 11/14).

В данном устройстве скорость вытягивания жидкой струи из печи составляет порядка 36 м/час. Данный способ малопроизводителен, получить проволоку малого диаметра (1-3 мм) не представляется возможным ввиду малой протяженности и потери устойчивости жидкой струи.

Известен способ непрерывного литья тонкой металлической проволоки и установка для его осуществления, согласно которому расплавленный металл помещают в резервуар, куда подают инертный газ. Из резервуара жидкую струю металла выпускают на перемещающуюся подложку, непрерывно охлаждая струю потоком жидкости, подаваемой на подложку, при этом осуществляют диссипацию турбулентности подаваемой жидкости, которую ускоряют перед входом в нее струи металла.

Установка для непрерывного литья тонкой металлической проволоки содержит перемещаемую подложку, установленный над ней резервуар с выпускным разливочным стаканом и трубопровод для подачи охлаждающей жидкости на подложку, причем установка оснащена сеткой, установленной перпендикулярно направлению перемещения охлаждающей жидкости на участке между выходным торцом трубопровода и выпускным разливочным стаканам (см патент СССР №1819186, кл. B22D 11/06, 1993 г) - наиболее близкий аналог для способа и установки.

В результате анализа данного решения необходимо отметить, что при ударном контакте струи расплавленного металла с водой, независимо, от того, ламинарен или турбулентен ее поток, струя металла трансформируется в виде шариков (гранул) или примет вид бесконечно движущихся шариков, соединенных тонкими перемычками, что резко снижает основные характеристики полученной проволоки. Кроме того, при используемом методе охлаждения металла невозможно получить достаточно высокую скорость кристаллизации и микроскопические интерметаллиды в структуре. Это обусловлено тем, что охлаждение струи металла ведется в начальный момент с одной стороны, а не со всех сторон. При попадании жидкой струи в воду между водой и жидким металлом образуется паровая рубашка, в результате чего резко ухудшается теплоотдача.

Техническим результатом настоящей группы изобретений является разработка способа и установки, обеспечивающих получение электротехнической проволоки из сплава, состоящего из алюминия, РЗМ или ММ, с повышенными физико-механическими свойствами, в том числе пластичностью, что позволяет впоследствии волочением получать проволоку диаметром 0,08-1 мм.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в способе литья проволоки, включающем плавку металла, введение в расплав легирующих компонентов, дегазацию расплава и его выпуск по трубопроводу через калибрующую втулку с последующей кристаллизацией струи жидкого металла в охлаждающей среде и отводом ее посредством движущейся подложки к укладчику, новым является то, что, плавку и дегазацию ведут в вакуумной печи в низком вакууме, а кристаллизацию осуществляют в кристаллизаторе охлаждающей средой, причем на входе струи жидкого металла в кристаллизатор охлаждающую среду подают в виде распыленных частиц под острым углом по направлению движения кристаллизуемой струи, при этом диаметр распыленных частиц охлаждающей среды составляет не более 0,01-0,1 диаметра жидкой струи кристаллизуемого расплава, а распыленные частицы охлаждающей среды подают к жидкой струе металла под углом 2-7° в направлении перемещения жидкой струи расплава, при этом плавку и дегазацию расплава ведут при давлении 10-2÷10-3 мм рт.ст.

Установка для литья проволоки содержит вакуумную печь с тиглем для плавки и дегазации расплава, подогреваемый трубопровод с калибрующий втулкой на его конце, а также подложку для подачи проволоки в приемное устройство. Кристаллизатор установлен под калибрующей втулкой трубопровода и выполнен в виде полого корпуса с патрубком для подвода охлаждающей среды и осевым отверстием для прохода струи кристаллизуемого металла, нижняя стенка корпуса выполнена конической формы и вершиной направлена вверх, а на дне имеются форсунки, выполненные под углом в вертикальной оси корпуса, к нижней части которого пристыкована воронка, имеющая коническую форму, при этом форсунки кристаллизатора расположены под углом 2-7° к вертикальной оси корпуса, а угол конусности воронки составляет 4-14°.

Сущность заявленной группы изобретений поясняется графическими материалами, на которых:

на фиг.1 - установка для непрерывного литья проволоки, общий вид;

на фиг.2 - кристаллизатор, осевой разрез;

на фиг.3 - вид А по фиг.2.

Таблица - сравнительные данные физико-механических свойств проволоки по заявленному изобретению на заявленной установке по сравнению с проволокой, полученной гранульной технологией по ТУ 1-809-1038-96.

Установка для литья проволоки включает вакуумную печь 1 с установленным в ней тиглем 2, подогреваемый трубопровод 3 для разливки металла, вакуумный агрегат 4, связанный с полостью печи 1, и агрегат 5 для подачи инертного газа в полость печи 1. Выходная часть трубопровода 3 оснащена калибрующей втулкой 6, размещенной над кристаллизатором 7, под которым смонтирована движущаяся подложка (например, транспортер) 8.

Кристаллизатор 7 выполнен в виде корпуса 9 с осевым отверстием для прохода выпускаемой из калибрующей втулки 6 струи металла. Корпус оснащен патрубком 10 для подвода охлаждающей среды. Нижняя стенка корпуса 11 имеет коническую форму, вершиной обращенной вверх, на которой расположены форсунки 12 для распыления охлаждающей среды. К нижней части корпуса пристыкована воронка 13, имеющая коническую форму. Форсунки 12 смонтированы на стенке 11 по концентрическим окружностям и наклонены по отношению к центральной вертикальной оси корпуса под углом 2-7°.

Струя металла обозначена поз.14.

Конструкция тигля 2, агрегатов 4 и 5 является известной, она не составляет предмета патентной охраны и поэтому в материалах заявки не раскрыта.

Заявленный способ на приведенной выше установке осуществляют следующим образом.

Загружают в тигель 2 печи 1 чушковый алюминий, подключают вакуумный агрегат 4, расплавляют металл и добавляют РЗМ в количестве 7-8 мас.%. Растворение РЗМ в алюминии происходит по экзотермической реакции с бурным выделение водорода. Присутствие водорода в металле более 0,25-0,30 см3/100 г ухудшает пластичность и при волочении резко уменьшается суммарная степень деформации. Поэтому осуществляют дегазацию расплава при температуре 800-850°C и вакууме 10-3 мм рт.ст. После выдержки расплава в печь напускается инертный газ и под избыточным давлении расплав подается по подогреваемому трубопроводу 3 через калибрующую втулку 6 диаметром 1-3,0 мм в кристаллизатор 7. Выбранный диаметр струи металла обеспечивает скорость охлаждения не ниже 103 К/с. В закристаллизованном состоянии проволока 14 посредством движущийся подложки 8 поступает к укладчику. С целью обеспечения цилиндрической формы проволоки, сохранения устойчивости и увеличения протяженности струи жидкого металла кристаллизацию осуществляют на вертикальном участке истечения металла.

Кристаллизатор выполнен так, что охлаждающая среда поступает через форсунки 12 в распыленном состоянии со всех сторон жидкой струи металла и по всей длине одновременно в направлении истечения жидкой струи металла. При этом, чтобы избежать удара жидкой струи металла об охлаждающую жидкость, капли охлаждающей жидкости должны иметь размеры, не превышающие 0,01-0,1 диаметра струи металла. В данном случае частицы охлаждающей жидкости вблизи поверхности жидкой струи металла испаряются, не касаясь ее поверхности. Как показали исследования, достаточно испарить 5 г воды для кристаллизации струи диаметром 3,0 мм при длине 1 м, чтобы прошла кристаллизация за 0,03 сек. С целью сохранения определенной длины кристаллизующейся струи металла и повышения интенсивности ее охлаждения сверху вниз угол конусности воронки 13 выбран в интервале 4-14°. Причем воронка установлена на кристаллизаторе таким образом, что она сужается в направлении движения струй охлаждающей среды.

Полученная проволока после кристаллизации имеет блестящую гладкую поверхность, обладает высокой пластичностью, что позволяет обрабатывать ее волочением в широком диапазоне размеров.

Проволока поступает на движущую ленту транспортера 8 и по нему отводится к укладчику (не показан).

Физико-механические свойства полученной проволоки приведены в таблице (по сравнения с данными гранульной технологии по ТУ 1-809-1038-96). В графе 5 таблицы левая вертикальная колонка показывает значения параметра отожженной проволоки, а правая вертикальная колонка - нагартованной.

Как видно, проволока, изготовленная по предлагаемой технологии по сравнению с гранульной, более качественна по показателям пластичности, прочности и удельному сопротивлению.

Таблица
Сравнительные данные физико-механических свойств, полученных по предлагаемому способу по сравнению с гранульной технологией по ТУ 1-809-1038-96.
№ п/п Сравнительные технологии Шероховатость поверхности проволоки, Rz (мкм) σв, после отжига σв после
волочения
σв250 при 250°C Относительное удлинение Удельное сопротивление
МПа МПа МПа δ, % ρ, ом·мм2
1 2 3 4 5 6 7 8
1. по гранульной 60 157 200 120 12 5 0,032
2. по предлагаемой 40 166 216 120 18 5 0,031

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 18.
20.02.2013
№216.012.2650

Способ сферодинамической обработки инструмента для сферодвижной штамповки

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении штампового инструмента. Заготовку размещают в полости матрицы на сферодинамическом флуктуационном модуле с опорой на толкатель. Производят деформирование заготовки пуансоном и модулем,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475328
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.02.2013
№216.012.2c34

Устройство для определения массы и положения центра масс изделия

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для определения массы и координат центра масс преимущественно крупногабаритных изделий. Устройство для определения массы и положения центра масс изделия содержит стол с грузовыми площадками, имеющий центральную призматическую опору,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476843
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2c3b

Способ контроля и диагностирования ракетного двигателя

Изобретение относится к способам функционального контроля и диагностирования состояния при испытаниях сложных пневмогидравлических объектов, например ракетных двигателей. Способ контроля и диагностирования ракетного двигателя заключается в циклическом измерении контролируемых параметров...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476850
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.04.2013
№216.012.3b3d

Способ определения моментов инерции изделия и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к машиностроению и может быть использована для определения моментов инерции различных изделий, в том числе крупногабаритных и маложестких, имеющих ограничения на установку в наклонном положении, например крупногабаритных космических аппаратов. При реализации способа...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480726
Дата охранного документа: 27.04.2013
20.06.2013
№216.012.4dac

Способ определения массы и положения центра масс изделия и устройство для его осуществления

Изобретения относятся к машиностроению, а именно к устройствам и способам определения координат центра масс преимущественно крупногабаритных изделий. Устройство содержит переходник для установки изделия, шарнирно соединенный с тремя опорами, две из которых снабжены силоизмерительными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485466
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.02.2019
№219.016.c32a

Установка для электронно-лучевой сварки

Изобретение относится к оборудованию для сборки и электронно-лучевой сварки кольцевых стыков крупногабаритных обечаек из алюминиевых сплавов с локальным вакуумированием зоны сварки и может быть использовано в космической, авиационной, транспортной, химической отраслях промышленности. Установка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002405664
Дата охранного документа: 10.12.2010
01.03.2019
№219.016.d099

Станок горизонтальный фрезерный многошпиндельный

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при изготовлении корпусных деталей малой жесткости с ячеистым (вафельным) фоном. Станок содержит две станины. На одной из станин смонтирован инструментальный блок. Выполнен в виде двух разнонаправленных активной и пассивной скоб....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002465104
Дата охранного документа: 27.10.2012
20.03.2019
№219.016.e80c

Измеритель пространственных вибраций

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения вибрации электроприводов различных приборов. Измеритель пространственных вибраций содержит основание, подвесную систему, вибропреобразователи, связанные с электронным преобразовательным блоком, и подвес для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002454644
Дата охранного документа: 27.06.2012
20.03.2019
№219.016.e893

Способ изготовления биметаллических переходников

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении биметаллических переходников с наружным слоем из менее пластичного материала. В качестве заготовки используют биметаллический лист, слои которого имеют разную пластичность. Из листа получают дисковую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002402397
Дата охранного документа: 27.10.2010
20.03.2019
№219.016.e9d8

Устройство для резистивного испарения металлов и сплавов в вакууме

Изобретение относится к оборудованию для нанесения металлических покрытий в вакууме и может найти применение в космической, авиационной промышленности и радиотехнике. Устройство для резистивного испарения металлов и сплавов в вакууме состоит из установленных в вакуумной камере двух...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002468121
Дата охранного документа: 27.11.2012
Показаны записи 1-10 из 26.
27.10.2013
№216.012.7b42

Способ изготовления спиральной защитной оболочки композитного изолятора

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способу изготовления спиральной защитной оболочки композитного изолятора, включающему в себя закрепление остова (1) с армированными по торцам фланцами в механизм намотки, вращающий его вокруг продольной оси с одновременным перемещением...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497216
Дата охранного документа: 27.10.2013
27.03.2014
№216.012.ae31

Пресс-форма для прессования брикетов из порошкообразного материала

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к оборудованию для компактирования прессованием порошкообразных материалов. Может использоваться для получения брикетов из мелкодисперсных порошков, вводимых в расплавы металлов в качестве легирующих добавок. Пресс-форма содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510308
Дата охранного документа: 27.03.2014
27.09.2014
№216.012.f7be

Штамп для формообразования изделий из листовых заготовок

Изобретение относится к оборудованию для обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении из листовых заготовок таких изделий, как, например, сосуды давления топливных систем космических аппаратов. Штамп содержит верхнюю и нижнюю половины, в которых выполнены рабочие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529259
Дата охранного документа: 27.09.2014
27.01.2015
№216.013.20fc

Способ литья проволоки и установка для его осуществления

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для производства тонкой металлической проволоки из сплавов на основе алюминия. Установка содержит вакуумную печь 1 с тиглем 2 и трубопроводом 5, который выполнен из двух частей, кристаллизатор 8, выполненный в виде кольцевой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539892
Дата охранного документа: 27.01.2015
10.05.2015
№216.013.4a18

Устройство для получения изделий послойным лазерным спеканием порошков

Изобретение относится к области порошковой металлургии. Устройство для получения изделий послойным лазерным спеканием порошков содержит емкости для размещения порошка и для излишков порошка, размещенный между ними модуль формирования изделия, включающий стол с приводом его вертикального...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550475
Дата охранного документа: 10.05.2015
25.08.2017
№217.015.b824

Способ гибки труб и станок для осуществления способа

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к трубогибочному производству. Подлежащую гибке трубу фиксируют по одному из ее концов и осуществляют ее гибку с помощью гибочной головки станка. В процессе гибки зону гибки трубы дополнительно подвергают скручиванию путем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614975
Дата охранного документа: 31.03.2017
25.08.2017
№217.015.c2ae

Способ определения пластичности металлов и сплавов

Изобретение относится к области механических испытаний и может быть использовано для исследования пластических свойств металлов и сплавов в зависимости от их напряженного состояния и, в частности, для определения поверхности пластичности материала в виде функции двух аргументов: показателя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617798
Дата охранного документа: 26.04.2017
25.08.2017
№217.015.d196

Установка для газовой изотермической формовки деталей из листовых заготовок

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления из листовых заготовок изделий сферической формы. Полость камеры для формообразования детали соединена через управляемые шиберные заслонки с полостями загрузочной вакуумной камеры и вакуумной камеры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621531
Дата охранного документа: 06.06.2017
19.01.2018
№218.016.0260

Штамп для пневмотермической формовки деталей из листовых заготовок

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к конструкциям штампов для пневмотермической формовки деталей из листовых заготовок. Верхняя и нижняя матрицы образуют при их соединении формовочную герметичную полость. На обращенных друг к другу поверхностях матриц...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630156
Дата охранного документа: 05.09.2017
19.01.2018
№218.016.0274

Способ резки проката и штамп для его осуществления

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в заготовительном производстве для разделения проката в виде прутков. Резку прутка осуществляют скручиванием с последующим разделением пластическим сдвигом одной части относительно другой. Разделение прутка проводят при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630154
Дата охранного документа: 05.09.2017
+ добавить свой РИД