Способ получения литых изделий

 

Изобретение относится к получению литых изделий из немагнитных материалов, например, в разовых формах. Цель изобретения получение литых изделий без использования моделей или модельной оснастки. Опоки из немагнитного материала заполняют структурно-обратимой средой с магнитными свойствами, например магнитореологической суспензией (МРС). Посредством суперпозиции магнитных полей, индуцируемых полюсными наконечниками электромагнитов, создают в объеме опоки градиентное поле, направленное к центру, силовые линии которого образуют эквипотенциальные поверхности, эквидистантные форме изделия. По немагнитному литниковому каналу в центр опоки под давлением подают немагнитную несмешивающуюся технологическую жидкость и вытесняют ею объем структурно-обратимой среды МРС, равный объему изделия. Далее на опоку воздействуют сильным однородным магнитным полем и переводят МРС в твердое состояние. Технологическую жидкость сливают, а образовавшуюся полость формы заливают жидким материалом изделия. После отверждения изделия магнитные поля отключают. МРС переходит в жидкое состояние и ее сливают для повторного использования. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к получению литых изделий из немагнитных материалов, например, в разовых формах. Цель изобретения получение литых изделий без использования моделей или модельной оснастки. Опоку из немагнитного материала заполняют структурно-обратимой средой с магнитными свойствами, получая таким образом форму. Помещают форму в градиентное магнитное поле, силовые линии которого образуют эквипотенциальные поверхности, эквидистантные форме изделия, причем градиентное поле создают по направлению к центру опоки. Затем через литниковый канал вытесняют из опоки технологической немагнитной несмешивающейся жидкостью объем структурно-обратимой среды, равный объему изделия, выводят литник из опоки, накладывают на форму однородное магнитное поле, сливают технологическую немагнитную жидкость из опоки для повторного использования и в образовавшуюся свободную полость формы заливают жидкий исходный материал изделия с последующим его отверждением, снимают магнитное поле с формы и удаляют готовое изделие. В качестве структурно-обратимой среды с магнитными свойствами может быть использована устойчивая суспензия неколлоидных ферромагнитных частиц в вязких жидкостях магнитореологическая суспензия (МРС), которая обладает в данном случае двумя важными качествами: В градиентном магнитном поле на нее действуют объемные силы, пропорциональные HgradH (как на любой магнитный материал), где Н напряженность магнитного поля: в магнитном поле МРС приобретает свойства вязкопластичной среды с пределом текучести τ_o, причем обратимая пластичность, зависящая от величины Н, присуща только такому классу материалов, как МРС. При внешних усилиях, создающих напряжения < τ_o, МРС проявляет свойства твердого тела. Индуцируемая пространственная неоднородность поля создает условия для пространственной анизотропии сил, действующих на объем МРС, находящийся в замкнутом пространстве внутри опоки. При подаче в центр опоки технологической жидкости под определенным давлением на каждый элементарный участок поверхности, ограниченный силовыми линиями, создается усилие, равное PdS, где Р давление; S площадь поверхности. Для данного значения Р технологическая жидкость будет вытеснять некоторый объем МРС и образовывать замкнутую поверхность, на границе которой будет иметь место баланс сил PdS μ_o χ HgradHdSdn, где μ_o магнитная постоянная; χ магнитная восприимчивость МРС; n нормаль к поверхности. При этом технологическая жидкость должна быть немагнитной, чтобы исключить ее взаимодействие с внешним полем, и несмешивающейся со структурно-обратимой средой для предотвращения изменений физико-химических свойств МРС в процессе реализации способа. Конкретный пример реализации способа приведен на фиг. 1. Для получения шара, например, из эпоксидной смолы ЭД-20 с радиусом R= 2,5˙10^-2 м опоку 1 из немагнитного материала (например, латуни) заполняют жидкой намагничивающейся структурно-обратимой средой 2 (например, МРС с ϕ_об 10% и несущей средой маслом АМГ-10). Посредством наложения магнитных полей, создаваемых отдельными подвижными индукторами 3, в пространстве формы образуют градиентное магнитное поле (например, с HgradH10¹²A), силовые линии которого образуют эквипотенциальные шаровые поверхности, эквидистантные воображаемому шару с R 2,5˙10^-2 м, причем максимальную напряженность, например Н 40˙10³ А/м, создают в центре опоки. Через литниковый канал 4, например латунную трубку, в центр опоки подают немагнитную несмешивающуюся технологическую жидкость, например воду, под давлением, плавно растущим до значения Р μ_o Нgrad HR1,2567˙10^-6˙1˙10¹²˙2,5˙ 10^-2 3,2˙10⁴ H/м² (для МРС χ 1). По мере подачи технологической жидкости литниковый канал выводят из опоки, а вытесненную МРС сливают через патрубок 5, контролируя ее объем, например, мерной емкостью 6. После вытеснения заданного объема V 4/3 π R³65,4˙10^-6 м³ на опоку с МРС воздействуют однородным магнитным полем, индуцируемым полюсными наконечниками электромагнита 7, напряженностью Н^*, равной 80 кА/м. После слива технологической жидкости в центре опоки образуется шаровая полость формы 8 под заливку. Далее полость формы через литниковый канал заливают жидким исходным материалом изделия. После его отверждения поле отключают, МРС переходит в жидкое состояние и изделие легко извлекают. Размеры полости формы и ее конфигурацию изменяют программно с пульта управления посредством перераспределения интенсивности магнитных полей индукторов 3. На фиг. 2 приведена экспериментальная зависимость предела текучести структурно-обратимой среды τ_o от напряженности магнитного поля Н. При Н^* 80 кА/м τ_o 2,8 x x10³ Н/м³, что значительно больше величин ρVg/S' 0,2˙10³ H/м², где ρ 1200 кг/м³ плотность смолы; S' 1/2 S м², S площадь поверхности шара. Данный способ получения литых изделий обеспечивает следующие преимущества: позволяет отказаться от прецизионной модели или модельной оснастки; конфигурация и размеры изделия задаются программно, что создает предпосылки для создания гибкого автоматизированного производства изделий, в частности при выпуске их малыми сериями; практически исключает отходы; снижает трудоемкость изготовления изделий.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИТЫХ ИЗДЕЛИЙ из немагнитных материалов, включающий заполнение формы формовочной смесью и воздействие на нее магнитным полем, отличающийся тем, что, с целью получения литых изделий без использования моделей или модельной оснастки, предварительно изготовляют форму путем заполнения опоки из немагнитного материала структурно обратимой средой с магнитными свойствами, воздействуют на нее градиентным магнитным полем, силовые линии которого образуют эквипотенциальные поверхности, эквидистантные форме изделия, вытесняют из опоки технологической немагнитной несмешивающейся жидкостью объем структурно обратимой среды, равный объему изделия, накладывают на форму однородное магнитное поле, сливают технологическую немагнитную жидкость и заливают в образованную полость формы жидкий исходный материал изделия с последующим его отверждением, снятием магнитного поля с формы и удалением из нее готового литого изделия. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что градиентное магнитное поле создают по направлению к центру формы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2