Способ отливки композитного слитка - RU2006100687A

Реферат

1. Способ литья композитного металлического слитка, содержащего, по меньшей мере, два слоя, образованных одной или более композициями сплава, который включает в себя обеспечение открытой кольцевидной литейной формы, имеющей загрузочную сторону и разгрузочную сторону, причем расплавленный металл подают через загрузочную сторону, а отвержденный слиток вынимают с разгрузочной стороны, и разделительные стенки для разделения загрузочной стороны, по меньшей мере, на две раздельные питающие камеры; нижние края этих разделительных стенок заканчиваются выше разгрузочного конца формы, а каждая из питающих камер примыкает, по меньшей мере, к одной другой питающей камере, причем, что касается каждой пары смежных питающих камер, то первый поток первого сплава подают в одну из пары питающих камер с образованием пула первого металла в первой камере, а второй поток второго сплава подают через вторую из пары питающих камер с образованием пула металла во второй камере; каждый из пулов металлов имеет верхнюю поверхность, при этом пул первого металла контактирует с разделительной стенкой между парой камер так, что при этом первый пул охлаждается с образованием самоподдерживающейся поверхности, прилегающей к разделительной стенке; пул второго сплава приводят в контакт с пулом первого сплава так, что верхняя поверхность пула второго сплава контактирует с разделительной стенкой в положении не более чем на 3 мм выше нижнего края разделительной стенки, или контактирует с самоподдерживающейся поверхностью первого пула в точке, где температура самоподдерживающейся поверхности находится между температурами солидуса и ликвидуса первого сплава, при этом два пула сплавов соединяются в виде двух слоев с образованием композитного слитка.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый и второй сплавы имеют одинаковый состав.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый и второй сплавы имеют разные составы.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что верхняя поверхность второго сплава контактирует с самоподдерживающейся поверхностью первого сплава в положении, где температура самоподдерживающейся поверхности первого сплава находится между температурами солидуса и ликвидуса этого сплава.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что верхняя поверхность второго сплава контактирует с самоподдерживающейся поверхностью первого сплава в положении, где температура самоподдерживающейся поверхности первого сплава находится между температурой солидуса и температурой когерентности этого сплава.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура второго сплава при его первом контакте с самоподдерживающейся поверхностью первого сплава выше температуры ликвидуса второго сплава или равна ей.

7. Способ по любому из п.1, отличающийся тем, что разделительные стенки, предназначенные для разделения загрузочного конца, представляют собой разделительные стенки с регулируемой температурой между каждой из пар камер.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что разделительные стенки с регулируемой температурой служат для регулирования температуры самоподдерживающейся поверхности первого сплава в положении, где верхняя поверхность второго сплава контактирует с самоподдерживающейся поверхностью.

9. Способ по п.7, отличающийся тем, что с разделительной стенкой с регулируемой температурой контактирует терморегулирующая жидкость, предназначенная для регулирования количества тепла, передаваемого или отбираемого через разделительную стенку.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что терморегулирующая жидкость течет через замкнутый канал, а температура самоподдерживающейся поверхности регулируется посредством измерения температуры жидкости на выходе из канала.

11. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что верхняя поверхность пула второго сплава поддерживается на уровне, расположенном ниже нижнего конца разделительной стенки.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что верхняя поверхность пула второго сплава поддерживается на расстоянии 2 мм от нижнего края разделительной стенки.

13. Способ по любому из пп.1-10 или 12, отличающийся тем, что кривизна разделительной стенки изменяется во время литья.

14. Способ по любому из пп.1-10 или 12, отличающийся тем, что разделительная стенка имеет направленный наружу скос на поверхности, контактирующей с первым сплавом.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что угол скоса изменяется по длине разделительной стенки.

16. Способ по п.1, отличающийся тем, что положение верхних поверхностей одного или более пулов металла регулируется за счет обеспечения источника газа, подачи газа через трубку с открытым концом, причем открытый конец расположен в заранее заданной точке внутри камеры, так что во время литья открытый конец находится ниже верхней поверхности металла в этой камере, регулирования объемной скорости газа таким образом, что поддерживается небольшой поток газа через трубку со скоростью, достаточной для того, чтобы трубка оставалась открытой, измерения давления газа в трубке, сравнения измеренного давления с заранее заданным целевым значением и регулирования потока металла в камеру так, чтобы его верхняя поверхность удерживалась в желаемом положении.

17. Способ по п.1, отличающийся тем, что форма имеет прямоугольное поперечное сечение и содержит две питающие камеры различного размера, ориентированные параллельно длинной стороне прямоугольной формы, так что формируется прямоугольный слиток с покрытием на одной стороне.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что первый сплав подают в большую из двух камер.

19. Способ по п.17, отличающийся тем, что второй сплав подают в большую из двух камер.

20. Способ по любому из пп.17, 18 или 19, отличающийся тем, что разделительная стенка по существу параллельна длинной стороне формы и имеет искривленные конечные участки, которые заканчиваются на длинных стенках формы.

21. Способ по любому из пп.17, 18 или 19, отличающийся тем, что разделительная стенка по существу параллельна длинной стороне формы и имеет искривленные конечные участки, которые заканчиваются на коротких конечных стенках формы.

22. Способ по п.1, отличающийся тем, что форма имеет прямоугольное поперечное сечение и содержит три питающих камеры, ориентированные параллельно длинной стороне прямоугольной формы, причем центральная камера больше двух других боковых камер, так что формируется прямоугольный слиток с покрытиями на двух сторонах.

23. Способ по п.22, отличающийся тем, что в центральную камеру подают первый сплав.

24. Способ по п.22, отличающийся тем, что в центральную камеру подают второй сплав.

25. Способ по любому из пп.22, 23 или 24, отличающийся тем, что разделительная стенка по существу параллельна длинной стороне формы и имеет искривленные конечные участки, которые заканчиваются на длинных стенках формы.

26. Способ по любому из пп.22, 23 или 24, отличающийся тем, что разделительная стенка по существу параллельна длинной стороне формы и имеет искривленные конечные участки, которые заканчиваются на коротких конечных стенках формы.

27. Способ литья композитного металлического слитка, содержащего, по меньшей мере, два слоя, образованных одной или более композициями сплава, который включает в себя обеспечение открытой кольцевидной литейной формы, имеющей загрузочную сторону и разгрузочную сторону, причем расплавленный металл подают через загрузочную сторону, а отвержденный слиток вынимают с разгрузочной стороны, и разделительные стенки для разделения загрузочной стороны, по меньшей мере, на две раздельные питающие камеры; нижние края этих разделительных стенок заканчиваются выше разгрузочного конца формы, а каждая из питающих камер примыкает, по меньшей мере, к одной другой питающей камере, причем, что касается каждой пары смежных питающих камер, то первый поток первого сплава подают в одну из пары питающих камер с образованием пула первого металла в первой камере, а второй поток второго сплава подают через вторую из пары питающих камер с образованием пула металла во второй камере; каждый из пулов металлов имеет верхнюю поверхность, при этом пул первого металла контактирует с разделительной стенкой между парой камер так, что при этом первый пул охлаждается с образованием самоподдерживающейся поверхности, прилегающей к разделительной стенке; пул второго сплава приводят в контакт с пулом первого сплава так, что верхняя поверхность пула второго сплава контактирует с разделительной стенкой в положении не более чем на 3 мм выше нижнего края разделительной стенки, или контактирует с самоподдерживающейся поверхностью первого пула в точке, где температура самоподдерживающейся поверхности ниже температуры солидуса сплава с образованием поверхности раздела между первым сплавом и вторым сплавом, и снова нагревают поверхность раздела до температуры, лежащей между температурами солидуса и ликвидуса первого сплава, при этом два пула сплавов соединяются в виде двух слоев, и соединенные слои сплавов охлаждают с получением композитного слитка.

28. Способ по п.27, отличающийся тем, что поверхность раздела повторно нагревают за счет латентного тепла первого сплава и второго сплава.

29. Способ по п.27, отличающийся тем, что температура второго сплава в тот момент, когда он впервые вступает в контакт с самоподдерживающейся поверхностью первого сплава, больше температуры ликвидуса второго сплава или равна этой температуре.

30. Литейная установка для производства композитных металлических слитков, которая включает в себя открытую кольцевидной форму, обладающую загрузочным концом и разгрузочным концом, и подвижный нижний блок, который приспособлен для крепления в разгрузочном конце и который можно перемещать вдоль оси кольцевидной формы, причем загрузочный конец формы разделен, по меньшей мере, на две раздельные питающие камеры, каждая питающая камера примыкает, по меньшей мере, к одной другой питающей камере, а смежные пары питающих камер разделены разделительной стенкой с регулируемой температурой, заканчивающейся выше разгрузочного конца формы, средства для подачи металла в каждую питающую камеру, средства для регулирования потока металла в каждую питающую камеру и устройство для регулирования уровня металла в каждой камере, так что в парах смежных камер уровень металла в первой камере можно поддерживать в положении, которое выше нижнего конца указанной разделительной стенки с регулируемой температурой, а во второй камере уровень металла можно поддерживать в другом положении относительно уровня металла в первой камере.

31. Литейная установка по п.30, отличающаяся тем, что уровень металла во второй камере можно поддерживать в положении, которое ниже нижнего конца разделительной стенки.

32. Литейная установка по п.30, отличающаяся тем, что с разделительной стенкой с регулируемой температурой соединен замкнутый канал для терморегулирующей жидкости, имеющий вход и выход.

33. Литейная установка по п.32, отличающаяся тем, что на выходе терморегулирующей жидкости предусмотрено устройство для измерения температуры.

34. Литейная установка по любому из пп.30-33, отличающаяся тем, что она содержит линейный позиционер и рычаг управления, прикрепленные к разделительной стенке так, что кривизну разделительной стенки можно изменять.

35. Литейная установка по любому из пп.30-33, отличающаяся тем, что разделительная стенка с регулируемой температурой скошена наружу по поверхности, обращенной к первой камере.

36. Литейная установка по п.35, отличающаяся тем, что угол скоса различен по длине разделительной стенки.

37. Литейная установка по п.30, отличающаяся тем, что она содержит графитовую вставку на поверхности разделительной стенки с регулируемой температурой, прилежащей к первой камере.

38. Литейная установка по п.30, отличающаяся тем, что она содержит канал для подачи жидкости, предназначенный для подведения смазки или разделительного слоя к поверхности разделительной стенки.

39. Литейная установка по п.35, отличающаяся тем, что графит является пористым, и один или более каналов для подачи жидкости в разделительной стенке с регулируемой температурой предназначены для подачи жидкости через пористый графит к поверхности разделительной стенки, обращенной к первой камере.

40. Литейная установка по п.30, отличающаяся тем, что устройство для регулирования уровня металла включает источник газа, регулятор потока для регулирования потока газа от источника, трубку, соединенную с регулятором потока одним концом и открытую на другом конце, и указателя давления, соединенный с трубкой, для измерения давления газа в трубке, причем открытый конец трубки расположен внутри камеры в заранее заданном положении относительно корпуса формы, так что во время литья открытый конец трубки погружен в металл, находящийся в камере, а устройство для регулирования потока металла в камеру управляется в соответствии с давлением, измеренным указателем давления, так что уровень металла удерживается в заранее заданном положении.

41. Литейная установка по п.30, отличающаяся тем, что средства для подачи металла в камеру включают в себя воронку для подачи металла и одну или более трубок для подачи металла с открытыми концами, соединенных с воронкой.

42. Литейная установка по п.41, отличающаяся тем, что одна или более трубок с открытыми концами расположены в камере так, что во время литья их открытые концы погружены в металл.

43. Композитный металлический литой слиток, включающий несколько, по существу, параллельных продольных слоев металла, причем соседние слои образованы сплавами различного состава, а поверхность раздела между соседними слоями сплавов имеет форму, по существу, непрерывной металлургической связи, характеризующейся присутствием частиц одного или более интерметаллических соединений одного из смежных сплавов, диспергированных в области второго из смежных сплавов, прилежащей к поверхности раздела.

44. Композитный металлический литой слиток по п.43, отличающийся присутствием струй или экссудатов, содержащих одно или более интерметаллических соединений, в одном из смежных сплавов и отходящих во второй из смежных сплавов от поверхности раздела.

45. Композитный металлический литой слиток по п.43, отличающийся присутствием внутри второго из смежных сплавов слоя, прилежащего к поверхности раздела и содержащего элементы первого из смежных сплавов, диспергированные внутри этого слоя.

46. Способ литья композитного металлического слитка, содержащего, по меньшей мере, два слоя, образованных различными сплавами, который включает в себя обеспечение открытой кольцевидной литейной формы, имеющей загрузочную сторону и разгрузочную сторону, причем расплавленный металл подают через загрузочную сторону, а отвержденный слиток вынимают с разгрузочной стороны, и разделительные стенки для разделения загрузочной стороны, по меньшей мере, на две раздельные питающие камеры; эти разделительные стенки заканчиваются выше разгрузочного конца указанной формы, а каждая из питающих камер примыкает, по меньшей мере, к одной другой питающей камере, причем, что касается каждой пары смежных питающих камер, то первый поток первого сплава подают в одну из пары питающих камер с образованием пула металла в первой камере, а второй поток второго сплава подают через вторую питающую камеру с образованием пула металла во второй камере, причем каждый из пулов металлов имеет верхнюю поверхность, а разделительные стенки, предназначенные для разделения загрузочного конца, представляют собой разделительные стенки с регулируемой температурой между каждой из пар камер, так что температура поверхности раздела, где два потока вступают в контакт ниже разделительной стенки с регулируемой температурой, поддерживается выше температуры солидуса обоих сплавов, при этом два пула сплавов соединяются в виде двух слоев, и соединенные слои сплавов охлаждают с получением композитного слитка.

47. Способ по п.46, отличающийся тем, что температуру одного из двух потоков сплавов в том месте, где два потока вступают в контакт, поддерживают на уровне, который ниже температуры ликвидуса.

48. Способ по п.47, отличающийся тем, что температуру второго из двух потоков сплавов в том месте, где два потока вступают в контакт, поддерживают на уровне, который выше температуры ликвидуса.

49. Способ литья композитного металлического слитка, содержащего, по меньшей мере, два слоя, образованных различными сплавами, который включает в себя обеспечение открытой кольцевидной литейной формы, имеющей загрузочную сторону и разгрузочную сторону, причем расплавленный металл подают через загрузочную сторону, а отвержденный слиток вынимают с разгрузочной стороны, и разделительные стенки для разделения загрузочной стороны, по меньшей мере, на две раздельные питающие камеры; эти разделительные стенки заканчиваются выше разгрузочного конца указанной формы, а каждая из питающих камер примыкает, по меньшей мере, к одной другой питающей камере, причем, что касается каждой пары смежных питающих камер, то первый поток первого сплава подают в одну из пары питающих камер с образованием пула металла в первой камере, а второй поток второго сплава подают через вторую питающую камеру с образованием пула металла во второй камере, причем каждый из пулов металлов имеет верхнюю поверхность, а разделительные стенки, предназначенные для разделения загрузочного конца, являются гибкими, и форму разделительных стенок можно регулировать в процессе литья, за счет чего два потока сплавов соединяются в виде двух слоев, и соединенные слои сплавов охлаждают с получением композитного слитка, имеющего однородную поверхность раздела на всем протяжении слитка.

50. Литейная установка для производства композитных металлических слитков, которая включает в себя открытую кольцевидную форму, обладающую загрузочным концом и разгрузочным концом, и подвижный нижний блок, который приспособлен для крепления в разгрузочном конце и который можно перемещать вдоль оси кольцевидной формы, причем загрузочный конец формы разделен, по меньшей мере, на две раздельные питающие камеры, каждая питающая камера примыкает, по меньшей мере, к одной другой питающей камере, а смежные пары питающих камер разделены разделительной стенкой с регулируемой температурой, заканчивающейся выше разгрузочного конца формы, причем разделительная стенка является гибкой, и предусмотрены один или более линейных позиционеров и один или более управляющих рычагов, прикрепленных к разделительной стенке для обеспечения возможности изменения формы разделительной стенки во время операции литья.

51. Способ литья металлического слитка, который включает в себя обеспечение открытой кольцевидной литейной формы, имеющей загрузочную сторону и разгрузочную сторону, причем расплавленный металл подают через загрузочную сторону, а отвержденный слиток вынимают с разгрузочной стороны, при этом поток расплавленного металла подают в загрузочный конец для получения пула металла, имеющего верхнюю поверхность, и положение верхней поверхности регулируют за счет обеспечения источника газа, подачи газа через трубку с открытым концом, причем открытый конец расположен в заранее заданной точке внутри камеры, так что во время литья открытый конец находится ниже верхней поверхности металла в этой камере, регулирования объемной скорости газа таким образом, что поддерживается небольшой поток газа через указанную трубку со скоростью, достаточной для того, чтобы трубка оставалась открытой, измерения давления газа в трубке, сравнения измеренного давления с заранее заданным целевым значением и регулирования потока металла в форму так, чтобы его поверхность удерживалась в желаемом положении.

52. Литейная установка для производства металлических слитков, включающая открытую кольцевидную форму, обладающую загрузочным концом и разгрузочным концом, и подвижный нижний блок, который приспособлен для крепления в разгрузочном конце и который можно перемещать вдоль оси кольцевидной формы, средства для подачи металла в форму, средства для регулирования потока металла в форму и устройство для регулирования уровня металла, включающее источник газа, регулятор потока для регулирования потока газа от указанного источника, трубку, соединенную с указанным регулятором потока одним концом и открытую на другом конце, и указателя давления, соединенный с трубкой, для измерения давления газа в трубке, причем открытый конец трубки расположен внутри камеры в заранее заданном положении относительно корпуса формы, так что во время литья открытый конец трубки погружен в металл, находящийся в форме, а устройство для регулирования потока металла в форму управляется в соответствии с давлением, измеренным указателем давления, так что уровень металла удерживается в заранее заданном положении.

53. Способ литья композитного металлического слитка, состоящего, по меньшей мере, из двух слоев сплавов различного состава, причем пары смежных слоев, состоящих из первого сплава и второго сплава, получают посредством нанесения второго сплава в расплавленном состоянии на поверхность первого сплава, и при этом поверхность первого сплава имеет температуру, которая находится в диапазоне между температурами солидуса и ликвидуса первого сплава.

54. Композитный металлический слиток, включающий, по меньшей мере, два слоя сплавов различного состава, причем пары смежных слоев, состоящих из первого сплава и второго сплава, получают посредством нанесения второго сплава в расплавленном состоянии на поверхность первого сплава, и при этом поверхность первого сплава имеет температуру, которая находится в диапазоне между температурами солидуса и ликвидуса первого сплава.

55. Композитный металлический слиток по п.54, отличающийся тем, что поперечное сечение слитка является прямоугольным, и слиток состоит из центрального слоя первого сплава и, по меньшей мере, одного поверхностного слоя второго сплава по длинной стороне прямоугольника.

56. Композитный металлический слиток по п.55, отличающийся тем, что первый сплав является алюминиево-марганцевым сплавом, а второй сплав является алюминиево-кремниевым сплавом.

57. Композитное листовое изделие, которое представляет собой результат горячей или холодной прокатки композитного металлического слитка по п.56.

58. Композитное листовое изделие по п.57, отличающееся тем, что листовое изделие представляет собой листовой припой.

59. Композитное листовое изделие по п.58, отличающееся тем, что листовое изделие включено в спаянную структуру с использованием флюсовой пайки или бесфлюсовой пайки.

60. Композитный металлический слиток по п.55, отличающийся тем, что первый сплав является сплавом, полученным из отходов алюминия, а второй сплав является алюминиевым сплавом, имеющим теплопроводность выше 190 Вт/м/К и диапазон отверждения ниже 50°С.

61. Композитное листовое изделие, которое представляет собой результат горячей или холодной прокатки композитного металлического слитка по п.60.

62. Композитный металлический слиток по п.55, отличающийся тем, что первый сплав является алюминиево-магниевым сплавом, а второй сплав является алюминиево-кремниевым сплавом.

63. Композитное листовое изделие, которое представляет собой результат горячей или холодной прокатки композитного металлического слитка по п.62.

64. Композитное листовое изделие по п.63, отличающееся тем, что листовое изделие представляет собой элемент конструкции автомобиля, пригодный для пайки.

65. Композитный металлический слиток по п.55, отличающийся тем, что первый сплав является высокопрочным термически обрабатываемым алюминиевым сплавом, а второй сплав является алюминиевым сплавом, имеющим теплопроводность выше 190 Вт/м/К и диапазон отверждения ниже 50°С.

66. Композитное листовое изделие, которое представляет собой результат горячей или холодной прокатки композитного металлического слитка по п.65.

67. Композитное листовое изделие по п.66, отличающееся тем, что листовое изделие представляет собой коррозионностойкий лист для авиационной промышленности.

68. Композитный металлический слиток по п.55, отличающийся тем, что первый сплав является алюминий-магний-кремниевым сплавом, а второй сплав является алюминиевым сплавом, имеющим теплопроводность выше 190 Вт/м/К и диапазон отверждения ниже 50°С.

69. Композитное листовое изделие, которое представляет собой результат горячей или холодной прокатки композитного металлического слитка по п.68.

70. Композитное листовое изделие по п.69, отличающееся тем, что листовое изделие представляет собой лист для изготовления корпусов автомобилей.

71. Продукт литья в форме слитка, представляющий собой удлиненный слиток, содержащий на поперечном сечении два или более раздельных слоев сплавов различного состава, причем поверхность раздела между соседними слоями сплавов имеет форму по существу непрерывной металлургической связи, характеризующейся присутствием дисперсных частиц одного или более интерметаллических соединений одного из смежных сплавов в области второго сплава, прилежащей к поверхности раздела сплавов.

72. Продукт литья в форме слитка по п.71, отличающийся присутствием струй или экссудатов одного или более интерметаллических соединений одного из смежных сплавов, отходящих от поверхности раздела в область второго из смежных сплавов, прилегающую к поверхности раздела.

73. Продукт литья в форме слитка по п.71, отличающийся присутствием в продукте литья диффузной полосы, прилежащей к поверхности раздела и содержащей во втором из смежных слоев сплавов элементы первого из смежных слоев сплавов.

74. Продукт литья в форме слитка по п.71, отличающийся присутствием в продукте литья слоя со сниженным количеством интерметаллических частиц в первом из смежных слоев сплавов у поверхности раздела между слоями.

75. Продукт литья в форме слитка по п.74, отличающийся тем, что слой со сниженным количеством интерметаллических частиц имеет толщину от 4 до 8 мм.

76. Продукт литья в форме слитка, представляющий собой удлиненный слиток, содержащий в поперечном сечении два или более раздельных слоев сплавов с разным составом сплавов в смежных слоях, причем поверхность раздела между соседними слоями первого и второго сплавов имеет форму, по существу, непрерывной металлургической связи между первым и вторым сплавами, и компоненты второго сплава присутствуют исключительно на границах зерен первого сплава, прилежащих к поверхности раздела.

77. Продукт литья в форме слитка по п.76, отличающийся тем, что компоненты второго сплава, присутствующие на границах зерен первого сплава, являются результатом нанесения второго сплава в расплавленном состоянии на поверхность первого сплава, причем поверхность первого сплава в этот момент имеет температуру, находящуюся между температурами солидуса и ликвидуса первого сплава.