Способ получения пористого проницаемого материала

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГО ПРОНИЦАЕМОГО МАТЕРИАЛА(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Александров Валерий Михайлович Шабалинский Андрей Александрович Сягло Иван Степанович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Способ получения пористого проницаемого материала, включающий вязание сеток,сборку их в пакет, деформирование и термообработку, отличающийся тем, что вяжут сетки из металлических волокон и сетки из полимерных волокон, собирают пакет, содержащий не более 30 слоев, уложенных в следующей последовательности два слоя сетки из металлических волокон, один слой сетки из полимерных волокон, а деформирование и термообработку осуществляют одновременно путем гидродинамического деформирования в диапазоне давлений 100-150 МПа. Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к способам получения пористых проницаемых материалов (ППМ), которые могут быть использованы для изготовления фильтроэлементов в нефтехимической и пищевой промышленности для очистки газов и жидкостей. Известен способ получения ППМ из дискретных металлических порошков, включающий засыпку порошка в форму, его деформирование и последующее спекание 1. Недостатки известного способа - невысокая механическая прочность получаемых изделий, что приводит к отрыву частиц порошка и, тем самым, засорению фильтруемой жидкости низкая проницаемость в виду высоких значений удельной поверхности порошка, трудоемкость технологии, что связано с необходимостью спекания заготовок. Известен способ получения ППМ из вязаных сеток, основными технологическими операциями которого являются вязание сетки, сборка ее в пакеты, предварительное уплотнение, вакуумирование в металлической оболочке и последующее спекание 2. Недостатки известного способа - низкая производительность, необходимость применения уникального оборудования. 11251 1 2008.10.30 Наиболее близким к заявляемому способу является способ изготовления ППМ, включающий вязание сеток из непрерывных металлических и полимерных волокон, их сборку в пакеты, холодное деформирование и последующую термообработку 3. Недостатками данного способа являются низкая эффективность фильтроэлементов из такого материала ввиду низкой стабильности гидродинамических свойств, что обусловлено широким диапазоном значений размеров пор и пористости по площади фильтрации, а также низкая производительность процесса получения ППМ. Задачей изобретения является повышение эффективности фильтроэлементов из ППМ за счет стабилизации значений гидродинамических свойств, а также производительности процесса получения ППМ. Поставленная задача достигается тем, что заявляемый способ получения пористого проницаемого материала включает следующие технологические операции вязание сетки из металлических волокон, вязание сетки из полимерных волокон, сборку пакета в следующей последовательности два слоя сетки из металлических волокон, один слой сетки из полимерных волокон, всего до 30 слоев в пакете, а деформирование и термообработку осуществляют в едином цикле путем гидродинамического деформирования в диапазоне давлений 100-150 МПа. Повышение эффективности фильтроэлементов из ППМ и стабильности свойств достигается тем, что в результате послойной сборки пакета вязаных сеток из металлических и полимерных волокон и их гидродинамического деформирования происходит равномерное распределение слоя полимерной составляющей в матрице из металлической вязаной сетки. Сетка из полимерных волокон играет роль технологической связки между слоями сетки из металлических волокон. В результате равномерного распределения металлической и полимерной составляющих в структуре композиционного ППМ диапазон изменения значений максимального и среднего размера пор не превышает 10-12 . А разброс значений размера пор по площади фильтрации не превышает 5 . На основании результатов проведенных исследований установлено, что при величине гидравлического давления в камере Р 100 МПа извлечение заготовки из оснастки сопровождается расслоением пакета (в результате упругого последействия), составленного из различного числа слоев сеток. При величине давления Р 150 МПа в результате пластической деформации металлических волокон наблюдаются разрывы на их отдельных участках, число которых по мере роста давления существенно возрастает. В результате исследования гидравлических характеристик фильтроэлементов из ППМ установлено, что увеличение числа слоев сетки в пакете более 30 не приводит к существенному изменению значений пористости и размеров пор, не влияя тем самым на эксплуатационные характеристики фильтроэлементов. При гидродинамическом деформировании происходит разогрев уплотняемого материала. В результате полимерные волокна соединяются между собой и металлическими волокнами, образуя прочный ППМ. За счет разогрева полимерных волокон и улучшения формуемости материала в целом происходит равномерное распределение ингредиентов по толщине пакета сеток, а между отдельными слоями сеток формируются устойчивые контактные зоны, препятствующие расслоению. Таким образом, гидродинамическое деформирование и спекание осуществляются одновременно, т.е. две технологические операции совмещаются в одну. За счет сокращения операции спекания общая продолжительность техпроцесса снижается на 40 , а производительность труда повышается на 5-7 . Сущность изобретения поясняется следующим примером. На плосковязальном полуавтомате изготавливали вязаную сетку плетения ластик 11. В качестве исходного материала использовали металлическую микропроволоку из стали аустенитного класса Х 18 Н 9 Т диаметром 55 мкм и полимерное волокно капрон диаметром 65 мкм. Ширина полотна составляет 30 см. 2 11251 1 2008.10.30 Вязаные сетки из металлического и полимерного волокна резали на заготовки размером 3030 (см), из которых собирали пакет. Слои сетки укладывали в определенной последовательности 2 слоя металлической, 1 слой полимерной сетки. Были изготовлены три пакета соответственно из 12, 15 и 30 слоев вязаных сеток. Гидродинамическое деформирование осуществляли по плоской схеме в специальной оснастке. По известным методикам исследовали гидродинамические свойства образцов. В качестве показателя гидродинамических свойств выбраны значения среднего диаметра пор п и максимального диаметра пор п.макс. В таблице приведены полученные экспериментальные значения. Объект Таким образом, применение предлагаемого способа по сравнению с прототипом позволяет повысить стабильность гидродинамических свойств, снизить трудоемкость изготовления пористого проницаемого материала за счет исключения операции спекания. Источники информации 1. Пористые порошковые материалы и изделия из них / Витязь П.А., Капцевич В.М.,Шелег В.К. - Мн. Высш. Школа, 1987. - С. 95-103. 2. Пористые проницаемые материалы Справ. Изд. / Под ред. Белова С.В. - М Металлургия, 1987. - С. 210-212. 3. Патент РБ 6128, С 22 С 1/08, В 21 27/00, 2004, бюл. 2. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3