Установка для центробежного литья цилиндрических оболочек из стеклометаллокомпозита

Название разработки

Установка для центробежного литья цилиндрических оболочек из стеклометаллокомпозита.

Назначение

Изготовление трубчатых деталей из стеклометаллокомпозита способом центробежного литья.

Описание, характеристики

Разработана технология изготовления цилиндрических оболочек путём послойного соединения металлических облицовок со стеклянным слоем с целью обеспечения повышения прочности, ударной стойкости и эксплуатационной надёжности корпусов глубоководных аппаратов и элементов космической техники из нового композиционного материала – стеклометаллокомпозита. Стеклометаллокомпозит – слоистый материал, получаемый в результате заливки и равномерного распределения расплава стекла по металлической обшивке посредством центрифугирования.

На первом этапе работ определены оптимальные соотношения между оксидами и карбонатами металлов, входящих в шихту для варки стёкол; для металлических облицовок стеклометаллокомпозита выбраны алюминиевые сплавы АМг-2М и АМцМ, обладающие высоким сродством к силикатным стёклам и высокой предельной деформацией. В ходе выполнения второго этапа разработаны технологические основы процесса изготовления цилиндрических оболочек из стеклометаллокомпозита; показано, что оптимальными условиями заливки стекла при скорости вращения 8000об/мин. являются температура 1450⁰С и начальная температура алюминиевой обшивки перед заливкой 300⁰С.  Важным результатом второго этапа является разработка эскизной конструкторской и эксплуатационной документации и создание экспериментального образца установки для изготовления цилиндрических оболочек из стеклометаллокомпозита.  При этом использованы оригинальные технические решения, обеспечивающие механическую прочность и равномерный нагрев изложницы в условиях значительной частоты вращения, ударного дисбаланса при заливке металла и стекла.

Преимущества перед известными аналогами

- обеспечение возможности изготовления многослойных цилиндрических оболочек большого поперечного сечения (порядка 2-3 м в диаметре) из стеклометаллокомпозита, с произвольным числом чередующихся слоев стекла и металла;

- использование стеклометаллокомпозита при изготовлении прочных корпусов глубоководной техники позволяет обеспечить достаточную положительную плавучесть для работы на предельных глубинах Мирового океана при существенно меньшей стоимости по сравнению с существующими изделиями из стекла и титановых сплавов;

- создание глубоководных корпусов из стеклометаллокомпозита позволит достичь почти 8-ми кратного запаса прочности по сравнению с титановыми сплавами; при этом оболочка их  стеклометаллокопозита оказывается в 98 раз дешевле и на 305 легче. Чем из титанового сплава.

Область(и) применения

Машиностроение.

Правовая защита

- патент на изобретение «Установка для центробежного литья цилиндрических оболочек» № 2617747 от  26.04.2017;

- программа для ЭВМ «Программа для определения остаточного напряжённо-деформированного состояния в трёхслойной цилиндрической оболочке», свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ  № 2017614056 от 06.04.2017

Стадия готовности к практическому использованию

Разработана эскизная конструкторская и эксплуатационная документация экспериментального образца установки для изготовления цилиндрических оболочек из стеклометаллокомпозита и проведены его исследовательские испытания.

Авторы

Бочарова А.А., Гончарук В.К., Бобошко С.В., Ратников А.А.