RU2678856C1 - Способ изготовления литого изделия с проницаемой ячеистой структурой из алюминиевого сплава - Google Patents
Способ изготовления литого изделия с проницаемой ячеистой структурой из алюминиевого сплава Download PDFInfo
- Publication number
- RU2678856C1 RU2678856C1 RU2018108047A RU2018108047A RU2678856C1 RU 2678856 C1 RU2678856 C1 RU 2678856C1 RU 2018108047 A RU2018108047 A RU 2018108047A RU 2018108047 A RU2018108047 A RU 2018108047A RU 2678856 C1 RU2678856 C1 RU 2678856C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mold
- aluminum alloy
- cellular structure
- plaster mold
- gypsum
- Prior art date
Links
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 title claims abstract description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 claims description 14
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 5
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000011505 plaster Substances 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000004597 plastic additive Substances 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- PUMRUSBKNSBTAL-UHFFFAOYSA-N 3,4-dihydro-2h-chromene-2-carbaldehyde Chemical compound C1=CC=C2OC(C=O)CCC2=C1 PUMRUSBKNSBTAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 239000012850 fabricated material Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
- B22D21/02—Casting exceedingly oxidisable non-ferrous metals, e.g. in inert atmosphere
- B22D21/04—Casting aluminium or magnesium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C7/00—Patterns; Manufacture thereof so far as not provided for in other classes
- B22C7/02—Lost patterns
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
- B22D18/04—Low pressure casting, i.e. making use of pressures up to a few bars to fill the mould
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/11—Making porous workpieces or articles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к изготовлению литого изделия с проницаемой ячеистой структурой из алюминиевого сплава. Получают выплавляемую форму посредством аддитивной технологии FDM из пластика, присоединяют ее к литнику, затем выплавляемую форму и литник опускают в гипс с обеспечением образования гипсовой формы вокруг выплавляемой формы и литника, нагревают для удаления пластика выплавляемой формы из гипсовой формы, после чего ведут заливку алюминиевого сплава в гипсовую форму под давлением и после затвердевания сплава гипсовую форму удаляют. Обеспечивается получение литого изделия с направленной равномерной ячеистой структурой из алюминиевого сплава с улучшенными механическими и эксплуатационными свойствами. 2 ил.
Description
Изобретение относится к металлургии, а именно к получению ячеистого алюминиевого тела методом литья под давлением с помощью аддитивной технологии.
Известен способ изготовления алюминиевого ячеистого материала при конструировании самолетов, при котором металлические полосы соединяются друг с другом вместе с помощью склеивания или путем лазерной сварки (RU №105621, МПК G04B 38/00, опубл. 20.06.2011)
Недостатком данного способа является сложность процесса, и, кроме того, является сложным аккуратное формирование трапецеидальных листов, что приводит к тому, что для склеивания листов вместе требуется дополнительное количество клея.
Известен способ получения высокопористого ячеистого материала на основе хромаля, включающий приготовление суспензии смеси порошков, состав и содержание компонентов которой соответствуют получаемым сплавам, в растворе органического вещества, нанесение суспензии на пористый полимерный материал, удаление нагреванием органических веществ в восстановительной атмосфере со скоростью нагрева 100-200 град/ч с получением заготовки, спекание заготовки, при этом в смесь порошков дополнительно вводят ультрадисперсный порошок кобальта в количестве 1,5-2,0 мас. %, удаление нагреванием органических веществ проводят с выдержкой при температуре 730°С продолжительностью не менее 0,5 ч, а спекание заготовки осуществляют в вакууме с выдержками при температуре 900°С и 1280°С продолжительностью не менее 2 ч и не менее 3,5 ч соответственно. В качестве компонента смеси порошков используют порошок высоколегированного сплава Х60Ю20. (патент RU №2464127, МПК B22F 3/11, С22С 1/08, опубл. 20.10.2012).
Недостатками способа является неравномерная пористая структура, большое количество концентраторов напряжений в зоне спекания, что существенно влияет на прочность и долговечность материала при его использовании в различных устройствах.
В качестве прототипа принят способ получения литого изделия из алюминиевого сплава, включающий, изготовление выплавляемой формы по разовой модели путем заливки расплава материала формы вакуумным всасыванием под низким давлением, удаление модели, заливку металла с вакуумированием под низким давлением в печи и извлечение отливки путем выплавления формы, при этом используют материал формы, имеющий температуру плавления ниже температуры плавления металла отливки и выше температуры плавления модели, при этом модель расплавляют теплом формы, а форму расплавляют теплом залитого металла (патент RU №2361696, МПК B22D 18/00, опубл. 20.07.2009).
Недостатки способа сложность выполнения технологического процесса, повышение энергозатрат на выплавление формы, а также сложность изготовления установки.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение размерной и геометрической точности получаемых моделей и отливок, а также повышение эксплуатационных качеств полученного литого материала.
Технический результат - получение литого изделия с направленной равномерной ячеистой структурой из алюминиевого сплава с улучшенными механическими и эксплуатационными свойствами, обеспечивающее решение указанной задачи.
Технический результат достигается тем, что в способе изготовления литого изделия с проницаемой ячеистой структурой из алюминиевого сплава, включающем получение выплавляемой формы, при этом выплавляемую форму получают посредством аддитивной технологии FDM из пластика, присоединяют ее к литнику, затем выплавляемую форму и литник опускают в гипс с обеспечением образования гипсовой формы вокруг выплавляемой формы и литника, нагревают для удаления пластика выплавляемой формы из гипсовой формы, после чего ведут заливку алюминиевого сплава в гипсовую форму под давлением и после затвердевания сплава гипсовую форму удаляют.
Новая технология позволяет получить литое пористое тело, у которого равномерные ячеистые поры разного размера и разной геометрии, расположенные только в продольном направлении, которые могут быть получены независимо от удельной теплопроводности используемого исходного материала даже при получении изделий большой длины или крупных изделий в виде стержней.
Изобретение поясняется рисунками где;
На фиг. 1 изображены варианты структур тела отливок с круглыми, четырехгранными и шестигранными ячейками;
На фиг. 2 изображена запись диаграммы испытания алюминиевого ячеистого образца где σ - предел прочности образца, а ε - относительное удлинение.
Способ осуществляют следующим образом:
Проектируют 3D-модель. Создают образец модели из пластика с помощью применения аддитивных технологий FDM. Образец присоединяют к центральному литнику. Образец и центральный литник несколько раз опускают в гипс, создавая форму вокруг образца. Гипсовая форма просушивается и нагревается для удаления органического вещества. Гипсовую форму заполняют расплавленным металлом под давлением, затем удаляют. После охлаждения материал формы удаляют посредством механической обработки, химической очистки или растворения в воде. Части отрезают от центрального литника и слегка зачищают.
Одним из примеров реализации заявляемого способа может служить следующий:
Проектируется 3D-модель с проницаемой сетчато-ячеистой структурой 50%. (l=320 мм, d=30 мм)
По спроектированной 3D-модели изготавливается образец из пластика с помощью применения аддитивных технологий (FDM). Полученная форма и центральный литник опускаются в гипс, затем гипс просушивается и нагревается для удаления пластика.
В качестве материала изделия используют алюминиевый сплав марки АК7. Сплав расплавляется в индукционной печи и заливается в гипсовую форму под давлением. После затвердевания сплава форма удаляется, полученная заготовка механически обрабатывается.
Далее изготовленный материал испытывается на прочность в условиях одноосного растяжения. В процессе эксперимента ведется запись диаграммы испытания алюминиевого ячеистого образца (фиг. 2), где σ - предел прочности образца, a ε - относительное удлинение.
По сравнению с плотным литым изделием, изготовленный по заявленному способу материал имеет низкую плотность и более высокую удельную прочность 
Структура полученного образца с пористостью 50% имеет сравнительно высокую удельную прочность.
Claims (1)
- Способ изготовления литого изделия с проницаемой ячеистой структурой из алюминиевого сплава, включающий получение выплавляемой формы, отличающийся тем, что выплавляемую форму получают посредством аддитивной технологии FDM из пластика, присоединяют ее к литнику, затем выплавляемую форму и литник опускают в гипс с обеспечением образования гипсовой формы вокруг выплавляемой формы и литника, нагревают для удаления пластика выплавляемой формы из гипсовой формы, после чего ведут заливку алюминиевого сплава в гипсовую форму под давлением и после затвердевания сплава гипсовую форму удаляют.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018108047A RU2678856C1 (ru) | 2018-03-05 | 2018-03-05 | Способ изготовления литого изделия с проницаемой ячеистой структурой из алюминиевого сплава |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018108047A RU2678856C1 (ru) | 2018-03-05 | 2018-03-05 | Способ изготовления литого изделия с проницаемой ячеистой структурой из алюминиевого сплава |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2678856C1 true RU2678856C1 (ru) | 2019-02-04 |
Family
ID=65273430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018108047A RU2678856C1 (ru) | 2018-03-05 | 2018-03-05 | Способ изготовления литого изделия с проницаемой ячеистой структурой из алюминиевого сплава |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2678856C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2807279C1 (ru) * | 2022-11-23 | 2023-11-13 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Самарский Национальный Исследовательский Университет Имени Академика С.П. Королева" (Самарский Университет) | Способ выращивания крупногабаритных тонкостенных моделей отливок деталей двигателестроения с использованием технологии 3D печати |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2051005C1 (ru) * | 1988-07-04 | 1995-12-27 | Владимир Иванович Малышев | Способ получения отливок и установка для его осуществления |
| RU2205726C1 (ru) * | 2001-12-17 | 2003-06-10 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" | Способ получения полуфабрикатов из легкого энерго- и звукопоглощающего теплоизолирующего материала |
| US6823928B2 (en) * | 2002-09-27 | 2004-11-30 | University Of Queensland | Infiltrated aluminum preforms |
| RU2361696C2 (ru) * | 2007-05-14 | 2009-07-20 | Владимир Иванович Малышев | Способ получения отливок и устройство для его осуществления |
| RU2464127C1 (ru) * | 2011-03-30 | 2012-10-20 | Владимир Никитович Анциферов | Способ получения высокопористого ячеистого материала на основе хромаля |
| WO2017031496A1 (en) * | 2015-08-20 | 2017-02-23 | Hascher Michael G | Three-dimensional printing of investment casting patterns |
| US20170333980A1 (en) * | 2016-05-20 | 2017-11-23 | LuxMea Studio, LLC | Method of investment casting using additive manufacturing |
-
2018
- 2018-03-05 RU RU2018108047A patent/RU2678856C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2051005C1 (ru) * | 1988-07-04 | 1995-12-27 | Владимир Иванович Малышев | Способ получения отливок и установка для его осуществления |
| RU2205726C1 (ru) * | 2001-12-17 | 2003-06-10 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" | Способ получения полуфабрикатов из легкого энерго- и звукопоглощающего теплоизолирующего материала |
| US6823928B2 (en) * | 2002-09-27 | 2004-11-30 | University Of Queensland | Infiltrated aluminum preforms |
| RU2361696C2 (ru) * | 2007-05-14 | 2009-07-20 | Владимир Иванович Малышев | Способ получения отливок и устройство для его осуществления |
| RU2464127C1 (ru) * | 2011-03-30 | 2012-10-20 | Владимир Никитович Анциферов | Способ получения высокопористого ячеистого материала на основе хромаля |
| WO2017031496A1 (en) * | 2015-08-20 | 2017-02-23 | Hascher Michael G | Three-dimensional printing of investment casting patterns |
| US20170333980A1 (en) * | 2016-05-20 | 2017-11-23 | LuxMea Studio, LLC | Method of investment casting using additive manufacturing |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЗЛЕНКО М.А. и др. Аддитивные технологии в машиностроении, Санкт-Петербург, Издательство Политехнического Университета, 2013, с.29, 66-114. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2807279C1 (ru) * | 2022-11-23 | 2023-11-13 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Самарский Национальный Исследовательский Университет Имени Академика С.П. Королева" (Самарский Университет) | Способ выращивания крупногабаритных тонкостенных моделей отливок деталей двигателестроения с использованием технологии 3D печати |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9415438B2 (en) | Method for forming single crystal parts using additive manufacturing and remelt | |
| CN104907492B (zh) | 一种面向双层壁空心涡轮叶片的制造方法 | |
| CN111112552A (zh) | 基于3d打印技术的精密铸造成型方法 | |
| JP6526053B2 (ja) | 単結晶鋳造用の型 | |
| CN102744367A (zh) | 基于泡沫塑料模的消失模壳型铸造振动凝固方法 | |
| KR20170079937A (ko) | 3d 프린팅 금형을 활용한 로스트왁스 주조방법 | |
| JP6279580B2 (ja) | 鋳造模型 | |
| Vdovin et al. | Design and optimization of the micro-engine turbine rotor manufacturing using the rapid prototyping technology | |
| CN111203514A (zh) | 一种高温合金复杂薄壁铸件精密铸造方法 | |
| RU2678856C1 (ru) | Способ изготовления литого изделия с проницаемой ячеистой структурой из алюминиевого сплава | |
| CN109202018A (zh) | 一种铸件的熔模精密铸造变形控制工艺及其模具 | |
| CN108889924A (zh) | 铁磁性合金真空熔铸短流程精密铸造方法 | |
| Deore et al. | A study of core and its types for casting process | |
| Ma et al. | Manufacturing of herringbone gear model by 3D printing assisted investment casting | |
| Nor et al. | The effect of dewaxing and burnout temperature in block mold process for copper alloy casting | |
| CN112496262A (zh) | 一种基于sls技术的铝合金铸件快速铸造工艺 | |
| RU2697995C1 (ru) | Способ получения биметаллической отливки | |
| RU2763359C1 (ru) | Литейная многослойная оболочковая форма | |
| Liu et al. | Heat transfer characteristics of lost foam casting process of magnesium alloy | |
| RU2807279C1 (ru) | Способ выращивания крупногабаритных тонкостенных моделей отливок деталей двигателестроения с использованием технологии 3D печати | |
| RU2818711C1 (ru) | Устройство для изготовления пустотелой выплавляемой модели | |
| EP3256274A1 (en) | Process for the production of cores of silica for components of aeronautical and industrial turbines | |
| JP3327604B2 (ja) | 金属製品の製造方法及びそれに用いる中子材料 | |
| RU2513672C2 (ru) | Устройство для изготовления моделей поршня | |
| RU2557855C1 (ru) | Способ получения отливок по выплавляемым моделям |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200306 |