Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

(ВолгГТУ)

Кафедра «Машины и технология литейного производства»

Литературный обзор для магистерской диссертации по теме:

«Анализ технологии (способов и устройств) и разработка конструктивно-технологической схемы устройства (установки) для изготовления пористых (пеноалюминиевых) заготовок»

Выполнил: студент

гр. ЛПм-5Н

Рожков П.В.

Проверил: д-р техн. наук

профессор

Кукса А.В.

Волгоград 2013 г.

Содержание

Введение………………………………………………………...

1. Пенометаллы (пеноалюминий). Свойства, применение….

1.1. Пенометаллы, пеноалюминий…………………………………..

1.2. Свойства пенометаллов, пеноалюминия……………………….

1.3. Применение пенометаллов…………………………………….…

2. Краткая характеристика способов получения пористых (пеноалюминиевых) заготовок …………………………………………………

2.1. Литейный способ…………………………………………………...

2.2. Порошковый способ………………………………………………..

2.3. Другие способы…………………………..…………………………

3. Анализ технологий (способов и устройств) получения пористых (пеноалюминиевых) заготовок (обзор по данным литературных источников и патентного поиска)……………………………………………………….

3.1. Вдувание в расплав порообразователей……………………………

3.2. Замешивание в расплав порообразователей……..…………………

3.3. Газовыделение предварительно растворенных газов в расплаве…

3.4. Пропитка расплавом засыпки водорастворимого порообразователя

3.6. Фильтрация расплава через водорастворимые соли………………

Список использованных источников…………………….............

Введение

О пористых металлах (пенометаллах) впервые заговорили в 1990-х годах. В последнее время возрастает интерес к различным видам пенометаллов, так как они обладают комплексом эффективных свойств: низкая масса, высокие удельные свойства, способность значительно поглощать шум, теплоту, энергию удара и др. Пенометаллы не засоряют фильтруемую жидкость продуктами фильтра, легко подвергаются механической обработке и сварке, допускают многократную регенерацию, обладают высокой тепло- и электропроводностью [1].

Среди пенометаллов особое место занимает пеноалюминий, обладающий многими замечательными технологическими и эксплуатационными свойствами. Пеноалюминий (пористый алюминий) – металл с закрытыми (открытыми) порами, получаемый методами литейной и порошковой технологий. Данная работа касается литейной технологии.

Пеноалюминий обладает теплоизоляционными и звукопоглощающими свойствами, высокими энергосберегающими свойствами и высокой прочностью. Кроме того, он имеет низкую электрическую и термическую проводимость по сравнению с алюминиевыми сплавами, может применяться в широком интервале температур и является негорючим материалом при температуре .

Пеноалюминий хорошо механически обрабатывается пилением, сверлением, фрезерованием, обточкой. При соединении с другими материалами могут быть использованы склеивание, пайка, сварка. Кроме того, специфический оригинальный внешний вид, хорошая окрашиваемость, экологичность и пожаробезопасность делают пеноалюминий уникальным материалом, не имеющим аналогов. Основными параметрами, определяющими физические свойства пеноалюминия, являются его низкая плотность и объемная концентрация пор [2].

Целью магистерской диссертации является анализ технологии (способов и устройств) получения пеноалюминия порошковым и литейным методами, и разработка конструктивно-технологической схемы устройства (установки) для изготовления пористых (пеноалюминиевых) заготовок.

Работа состоит из введения, пяти разделов (глав), заключения и списка использованных источников.

В первом разделе рассматриваются основные виды пенометаллов, их свойства, технологические особенности и область применения. Во втором разделе подробно рассмотрены способы получения пеноалюминия, виды порофоров, применяемых для получения пеноалюминия, рассмотрены отечественные и зарубежные разработки в данной области. В третьем разделе проведен анализ технологий (способов и устройств) получения пеноалюминия по данным литературных источников и патентного поиска. В четвертом разделе проведена разработка конструктивно-технологических схем устройства (установки) для изготовления пористых (пеноалюминиевых) заготовок. В пятом разделе представлены результаты получения пористых (пеноалюминиевых) заготовок по литейной технологии пропиткой расплава алюминия засыпки гранул пенополистирола с упрочняющей оболочкой.

1. Пенометаллы (пеноалюминий). Свойства, применение

Пенометаллы — материалы будущего. Интерес к ним вызван прежде всего их малой плотностью – от 0,4 до 1,0 г/ .

Пенометалл - металл или сплав ячеистого строения. Состоит из тонких металлических оболочек, заполненных газом. [3].

Пенометаллы производятся из расплавленных металлов путем впрыска (вдувания) газов (воздуха, инертных газов), либо путём стимулирования местного образования газов введением газвыделяющего реактива (порофора), в качестве которого в основном используется гидрид титана ( ) и карбонат кальция (СаC ). Существует технология получения пенометаллов из смеси порошкообразных сплавов и газвыделяющего реактива [4].

Свойства пенометаллов зависят от количества пузырьков газа и свойств исходного металла. Известны пенометаллы на основе алюминия, меди, нихрома, магния, стали и других металлов. Пенометаллы исполь-зуются в качестве наполнителей (для обеспечения жёсткости конструкции), а также как теплоизолирующие материалы и т.п. [3].

Пенометалл обычно сохраняет часть физических характеристик исход-ного металла: например, пенометалл, изготовленный из негорючего металла, будет негорючим. Его можно переработать обратно в исходный металл. Сте-пень термического расширения при этом сохраняется, а теплопроводность уменьшается [5].

Области применения пенометаллов — самые разнообразные.

В ближайшем будущем пенометалл может стать основным материалом в машиностроении.

Пенометалл подходит для создания крупногабаритных прочных кон-струкций. Он способен обеспечить рациональные соотношения прочности и массы машины. Безусловно, пенометалл будет активно применяться в косми-ческих технологиях, где снижение массы имеет большое значение. Пеноме-таллы из алюминия, магния, стали, титана или цинка выдерживают высокое давление, приглушают звук, ослабляют вибрации, хорошо изолируют. Они легко поддаются сверлению, распиливанию и фрезерованию, поэтому они хорошо подходят для защиты от ударов в автомобилях, в качестве катализа-торов в химии, в изготовлении топливных элементов, а также как биологи-чески совместимый протез костной ткани в медицине [6].

В авиакосмической промышленности замена пенометаллическими панелями дорогостоящих сотовых конструкций может сократить издержки производства.

В строительстве могут способствовать сокращению потребления энергии при эксплуатации лифтов, так как в условиях высоких скоростей их движения и частой смены ускорений и замедлений легкость конструкции приобретает особое значение. Широкое применение открывается в строи-тельстве и для вспененных заготовок, которые могут, например, использо-ваться для закрепления штепсельных розеток в бетонной стене.

Возможно также создание конструктивных элементов с основой из пенометалла, покрытого слоями алюминия, стали, пластмассы или углерод-ных волокон. Эти технологии пригодны для производства крупных серий и полностью автоматизированы — разработка Института производственных технологий и прикладного материаловедения им. Фраунгофера в Бремене (Германия) [6].