Труба для подъема жидкости из титаната алюминия

Ключевой компонент «антигравитационного» литья — керамическая трубка для подъема жидкости.

 В древние времена мы освоили технологию термической обработки металла литья - выплавку металла в жидкость, которая соответствует определенным требованиям, и заливку в отливку, после охлаждения затвердевания, очистку для получения заданной формы, размера и производительности процесса литья - литье, например, самая ранняя бронза, добавленная в картину. Тонкостенные формы являются направлением развития современной технологии литья и предпосылкой разработки легких изделий. Большое значение имеет реализация тонкостенных литья в аэрокосмической, автомобильной, электронной и других областях. Тип заполнения является ключом к технологии изготовления тонкостенных отливок. Крупные сложные тонкостенные отливки имеют быстрое рассеивание тепла, короткое время затвердевания и высокое сопротивление заполнению. Поэтому их формовка литья всегда была одной из трудностей в обрабатывающей промышленности, и особенно сложно отливать формовку крупных сложных тонкостенных отливок из суперсплава.

 Антигравитационное литье, благодаря рациональному распределению температурного поля, равномерному заполнению и хорошей усадке жидкости, широко применяется в производстве высококачественных отливок из алюминиево-магниевых сплавов и стало основной технологией формования, особенно при производстве крупногабаритных сложных тонкостенных деталей высокого качества, став практически незаменимым средством производства. Литье можно разделить на литье под низким давлением, литье с перепадом давления, литье с регулированием давления и литье с вакуумным всасыванием.

1. Что такое антигравитационное литье?

 Антигравитация внутри гравитации, ощущаемой в обычной жизни. Прежде чем рассматривать антигравитационное литье, сначала рассмотрим концепцию гравитационного литья. Гравитационное литье – это литьё жидкого металла под действием силы тяжести Земли, также известное как гравитационное литьё. Обобщённое понятие гравитационного литья включает литьё в песчаные формы, литьё металла, литьё расплава, литьё в кокиль, литьё в глинистую форму и т. д. В узком смысле гравитационное литьё в основном относится к литью металла.

Антигравитационное литье (Counter-Gravity Casting, CGC) – это метод формования отливок, разработанный в 1950-х годах и основанный на применении принципа Паскаля в литейном производстве. Этот метод заключается в том, что металл в тигле преодолевает силу тяжести и другие сопротивления по восходящей трубе под давлением и получает отливку под давлением. Этот метод характеризуется тем, что движущая сила, заполняющая отливку, направлена против силы тяжести, и жидкий сплав течет в направлении, противоположном силе тяжести.

принцип Паскаля

Передача давления жидкости

Давление, приложенное к закрытой жидкости,

С2 15

Иметь возможность изменять размер с каждой стороны

ЭСТ ФС

Чтобы принять этот закон, его называют

Странный

Принцип Паскаля (P1=P2)

 Принцип Паскаля: передача давления жидкости.

 При антигравитационном литье жидкий металл фактически заполняется под общим действием силы тяжести и приложенной движущей силы. Внешняя движущая сила является доминирующей силой в процессе заполнения жидкого металла, что позволяет жидкому металлу преодолевать собственную силу тяжести, сопротивление полости формы и другие внешние силы для завершения заполнения и типа литья. Благодаря наличию внешней движущей силы, антигравитационное литье становится управляемым процессом. В процессе заполнения жидкого металла, заполнение с различной скоростью может быть реализовано путем управления приложенной силой; и отливка затвердевает под сильным воздействием, и способность жидкого металла к заполнению и усадке улучшается, и дефекты литья, такие как усадочная раковина, стома и пористость, уменьшаются.

Технология антигравитационного литья позволяет параметризировать весь процесс формования, обеспечивая воспроизводимость процесса, что широко применяется при производстве высококачественных отливок. Антигравитационное литье подходит для широкого спектра изделий: алюминиевых, магниевых, медных, титановых, жаропрочных и других сплавов. Вес отливок составляет от нескольких десятков граммов до нескольких тонн.

2. Один из ключевых компонентов антигравитационного литья: подъемная труба

Подъемная труба является одним из ключевых компонентов системы антигравитационного литья. При заливке под действием давления воздуха жидкий металл поступает в отливку из тигля через восходящую трубу. При сбросе давления незатвердевший жидкий металл также возвращается в тигель через восходящую трубу. Подъемная труба, являясь важным компонентом системы заливки, выполняет функцию отвода и сжатия. Она должна обладать герметичностью, химической инертностью и стабильной надежностью процесса заливки, играя важную роль в процессе антигравитационного литья. Подъемная труба может быть изготовлена из различных материалов, в зависимости от материала, в основном подразделяются на металлические и керамические. В процессе литья под давлением расплав алюминия (температура 700–900 °C)℃) подается в полость формы через трубку для подачи жидкости каждые 3–5 минут. Для продления срока службы трубка для подачи жидкости должна иметь низкий коэффициент теплового расширения и хорошую стойкость к тепловому удару.

1. Металлическая трубка для подъема жидкости

Металлические гидравлические трубы в основном изготавливаются из бесшовной стали, сваренной или отлитой из серого чугуна, с огнестойким покрытием внутри и снаружи. Преимуществом металлических труб являются хорошие механические свойства, хорошая герметичность, простота обработки и низкая цена. Недостатком является разница в коэффициентах теплового расширения металла и покрытия, легкость отслаивания покрытия, высокая коррозийная стойкость, загрязнение сплава и деформация металлических труб при эксплуатации, что влияет на скорость и направление потока жидкости. Кроме того, срок службы чугунных трубопроводов для жидкостей короткий, а время замены деталей влияет на эффективность производства.

2, подъемная трубка из титаната алюминия и керамики

 Керамика из титаната алюминия имеет не только высокую температуру плавления (1860℃), низкий коэффициент теплового расширения (α 2.0·10-6/К), но также обладает характеристиками многих цветных металлов, таких как алюминий, поэтому является отличным материалом для изготовления труб для подъема жидкости при использовании литого алюминия. Однако титанат алюминия легко разлагается на α -Al2O3 и рутил TiO2 при 750~1300℃, что приводит к снижению механических свойств материала и термостойкости. Отечественные исследования труб для восходящей жидкости из титаната алюминия в основном направлены на повышение их термостойкости. По сравнению с традиционными чугунными трубами (то же самое относится к керамике из нитрида кремния и церона, упомянутым ниже), это позволяет поддерживать тепло при литье под низким давлением.

Труба из титаната алюминия для подъёма жидкости. Срок службы изделия составляет более 3 месяцев, срок службы обычного изделия – около 10 дней. Труба из титаната алюминия используется долго, отличается высокой экономической эффективностью и широко применяется.

3. Трубка для подъема жидкости из керамики на основе нитрида кремния

 Нитрид кремния, будучи современным огнеупорным материалом, обладает такими преимуществами, как низкий коэффициент теплового расширения, хорошая стойкость к тепловым ударам, высокие механические свойства при высоких температурах и высокая стойкость к эрозии металлов. Температура плавления нитрида кремния составляет 1900°C.℃Коэффициент теплового расширения составляет 2,5·10⁻¹/К, что не смачивает многие металлы. Подъемная трубка из чистого нитрида кремния обладает лучшей стойкостью к тепловому удару и температуре, чем подъемная трубка из титаната алюминия, имеет длительный срок службы, но стоит дорого.

Подъёмная труба из нитрида кремния – дорогой, но очень прочный материал, срок службы которого, как утверждается, составляет более 14 месяцев. При использовании нитрида кремния в сочетании с карбидом кремния срок службы при нормальной непрерывной эксплуатации составляет более 30 дней, что также обеспечивает хорошие эксплуатационные характеристики. По сравнению с другими материалами, он обладает большей прочностью, но стоит относительно дорого. При выборе материала необходимо учитывать баланс, сравнительные характеристики и срок службы.

4. Трубка для подъема жидкости из керамики Selon

 Керамика Theron представляет собой высокотемпературный спекаемый материал серии Si3N4-Al2O3, в котором атомы Al и O, содержащиеся в Al2O3, частично преобразуются в атомы Si и N, содержащиеся в Si3N4, образуя систему Si-Al-ON. Керамика Ceron обладает такими преимуществами, как высокая термостойкость, превосходная химическая стабильность при комнатной и высокой температуре, высокая износостойкость, низкий коэффициент теплового расширения (2,4 ~ 3,2·10-6 / K) и высокая термостойкость.

Керамика Theron сочетает в себе комплексные характеристики нитрида кремния (высокую прочность, твёрдость, вязкость разрушения и низкое тепловое расширение) и оксида алюминия (коррозионную стойкость, химическую инертность, термостойкость и стойкость к окислению) с превосходными термическими и механическими свойствами. Согласно данным, трубка для подъёма жидкости из селеновой керамики, произведенная специализированной компанией, обладает превосходной термостойкостью и сроком службы до 12 месяцев.

5. Трубка для подъема жидкости из композитного материала

Композитная гидравлическая труба, как правило, изготавливается из литой и жаропрочной стали в качестве каркаса, а внутренняя и внешняя поверхности покрыты или залиты жаропрочной керамикой и другими неметаллическими материалами определенной толщины. Она обладает такими преимуществами, как хорошая герметичность и высокие механические свойства металлической гидравлической трубы, а также высокая термостойкость и химическая устойчивость неметаллических материалов. Процесс производства таких подъемных труб сложен и имеет высокую стоимость.

По сравнению с вышеизложенным, серия керамики на основе титаната алюминия представлена следующим образом:

1. Предыстория производства продукции:

Титанат алюминия (Al2TiO5) представляет собой тугоплавкое соединение, состоящее из моля оксида алюминия (Al2O3) и моля диоксида титана (TiO2). Этот поликристаллический керамический материал обычно получают путем спекания реакции порошка оксида алюминия и диоксида титана с образованием стехиометрического пропорционального твердого раствора. Благодаря хорошей химической стойкости, низкой теплопроводности и высокой стойкости к тепловому удару (благодаря низкому коэффициенту теплового расширения), титанат алюминия может стать подходящим материалом для различных технологических применений, таких как литейные детали (сопла, тигли, литники)), преобразователи автотранспортных средств и литейные формы для стекольной промышленности. Керамика серии титаната алюминия с высокой прочностью при комнатной и высокой температуре, коррозионной стойкостью и низким сопротивлением тепловому расширению, отсутствием шлака, отсутствием трещин, длительным сроком службы и отсутствием инфильтрации с характеристиками алюминиевого раствора, делают его идеальным материалом для металлургической промышленности литья под низким давлением для жидкостных труб, воды, выпускного отверстия. В настоящее время высококачественные трубки для подъёма жидкости по-прежнему в значительной степени зависят от импорта, во-первых, из-за высокой стоимости, а во-вторых, из-за невозможности гарантировать непрерывность производства. Появление композитных керамических труб для подъёма жидкости из титаната алюминия имеет далеко идущее значение для трансформации и продвижения традиционных промышленных технологий Китая и возрождения автомобильной электроники.

 Характеристики продукта:

1. Отличная термостойкость и ударопрочность. Титанат алюминия (Al2TiO5) характеризуется превосходной термостойкостью и ударопрочностью. Несмотря на низкий разброс прочности, детали из этого материала способны выдерживать даже такие нагрузки.

2. Не пропитывается расплавленным алюминием и растворами других цветных металлов. Титанат алюминия — это керамический материал, который не смачивается жидким алюминием и также известен своей превосходной стойкостью к тепловому удару.

3. Высокая температура в помещении и высокая интенсивность нагрева. Эксплуатационная температура: крайне низкое тепловое расширение 900°C (<1×10-6 K 0-1 в диапазоне от 20 до 600°C), высокая теплоизоляция (1,5 Вт/мК).

4. Отличная износостойкость и коррозионная стойкость. Низкий модуль Юнга (17–20 ГПа) обеспечивает хорошую химическую стойкость и плохую смачиваемость расплавленным металлом. Отличная химическая стойкость и износостойкость обеспечивают высокую чистоту расплава.

5 и более низкий коэффициент теплового расширения. Титанат алюминия легко справляется со сложными условиями в цветной металлургии, поскольку традиционные материалы просто не выдерживают промышленного жара.

6, с низкой теплопроводностью. Это делает трубы из титаната алюминия идеальными для литейного производства. Низкая теплопроводность позволяет экономить энергию, а также обладает непревзойденными характеристиками стойкости к тепловому удару, что обычно используется для выдерживания высоких температурных напряжений компонентов. Это позволяет автоматизировать и обеспечить непрерывность процесса литья под низким давлением, повышая эффективность производства и снижая себестоимость.

3. Показатели эффективности продукта:

4. размер продукта:

Примечание: Различные типы подъемных труб из титаната алюминия могут быть обработаны в соответствии с потребностями заказчика.