Способ изготовления керамических стержней для оформления полостей сложнопрофильных отливок

 

COI03 СОВЕТСКИХ

ИН»ЮЪН

РЕСПУБЛИК

GcS (11) @у В 22 С "9/1О; В 22 С 9/12 .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ И306РЕТЕНИЙ И OTHPblTMA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИQ::::-.":-:"- ::-к ABToPGHoHlv свидетельбтвм а (61) 729205 (21 ) 2881392./22-02 (22) 13.02.80, (46) 30.08.83.. Бюл. И 32 (72 ) М. И. Ланда, С. С. Шпиндлер, H. Н. Копытов и Я. Ц. Портной (71) УФимский авиационный институт им. Орджоникидзе . (53 ) 621.743 56:621.74.045(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 729205, кл. В 22 С 9/10, В 22 С 9/12, 1978. (54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ СТЕРЖНЕЙ ДЛЯ ОФОРМЛЕНИЯ

ПОЛОСТЕЙ СЛОЖНОПРОФИЛЬНЦХ ОТЛИВОК . по .авт. св. М 729205, o .ò л и ч а ющ и и .с я тем, что, с целью улучшения выбиваемости стержней, стержень пропитывают. насыщенным водным раствором нитрита натрия и термообрабатывают при 800-850оС непосредственно в отливке.

1038

При литье по выплавленным моделям. отливок из жаропрочного сплава типа

ЖС с равноосной структурой стержень прогревается до 1350-1400 С на 2-3. мин и поэтому сохраняет свойство раз->5 упрочняться в воде.

При литье отливок методом направленной кристаллизации стержень испы1

Изобретение относится к производству керамических изделий на основе окиси алюминия твердофазовым спеканием и может быть использовано, например, для удаления ке- 5 рамических стержней из внутренних полостей сложнопрофильных деталей.

По основному авт.св. М 729205,известен способ, используемый преимущественно при изготовлении стержней;оформляющих внутреннюю полость сложнопрофильных отливок из чугуна, сплавов на медной основе и жаропрочных сплавов. Этот способ заключается в . формообразовании стержня на основе окиси алюминия в технологической оснастке, последующем тверрофазовом спекании в засыпке глинозема,пропитке стержня водным раствором соли металла, с окислом ко- 20 торого при нагревании окись алюминия образует водорастворимый алюминат, . и термообработке с последующим ох-лаждением на воздухе. Перед удалением стержня на отливки синтезиро- 25 ванный алюминат растворяют в воде.

В качестве пропиточного раствора применяют насыщенный водный раствор карбоната калия. Термообработку стержней ведут при 900-1000 С в течение

3-4 ч (1Д

Указанный способ позволяет значительно повысить термомеханические свойства стержней в диапазоне температур 20-1400 С,с одновременным о обеспечением свойству разупрочняться в воде. Однако при длительном воздействии на*стержни,обработанные по этому способу температуры выше 1000 С как,например, при i Tbe 40 методом. направленной кристаллизации ,они постепенно теряют свойство разупрочняться в воде. Это происходит потому, что водорастворимый алюминат, образованный после пропитки и термообработки стержня при темпера- туре выше 1000 С начинает реагировать с окисью алюминия зерен корунда-основы стержня и постепенно переходит в нерастворимые в воде модификации.

058 2 тывает воздействие высокой температу ры в 1550 1600 Ñ в течение 4-5 u.B этих условиях стержень, изготовленный по известному способу, полностью теряет свойство разупрочняться в воде, вследствие полного перехода во" дорастворимого алюмината в нерастворимые в. воде модификации. Это значительно усложняет процесс очистки отливок от керамики стержня.

Цель изобретения - улучшение выбиваемости стержней.

Поставленная цель достигается тем „ что согласно способу изготовления керамических стержней для оформления полостей сложнопрофильных отливок стержень пропитывают насыщенным водным раствором нитрида натрия и термообрабгтывают при 800-850 С непосредственно в отливке.

Пропитывание керамики стержня раствором нитрита натрия производится для введения в поры нитрита натрия разлагающегося в процессе термообработки при температуре более 320 С на окись натрия и газообразную окись азота. Образовавшаяся при этом тонкодисперсная окись натрия. при температуре 800 С и выше интено сивно взаимодействует с окисью алюмин; я зерен корунда. В результате в зонах спекания зерен корунда окись алюминия частично или полностью переходит в водорастворимый алюминат натрия. Как показало исследование указанного процесса, повышение температуры термообработки выше 850 С нежелательно, так как возрастает вероятность появления дефектного слоя на границе контакта стержня и отливки, обусловленного химическим взаимодействием материала отливки с оки-. сью натрия. Повышение температуры термообработки выше 850 С может

,также .привести к изменению микроструктуры отливки

Время термообработки в значительной степени зависит от габаритдв отливки и скорости нагревания керамики стержня до 800-850 С. Исследования и опытные работы на различных партиях сложнопрофильных отливок различной конфигурации показали,, например, что синтез алюмината натрия в порах керамического стержня сложнопрофильной отливки типа лопатки турбины с перепадом размеров по толщине стержня от 0,8 до.б мм и

3 10 длиной 150 мм, заканчивается через

12-15 мин после того, как температу

I ра стержня достигнет 800-850 С.

После растворения синтезированного алюмината в воде происходит резкое разупрочнение керамики стержня, что позволяет значительно сократить длительность механического воздействия гидравлического удара . при очистке отливок от керамики стержня.

Стержни изготавливают горячим литьем под давлением из термопластифи. цированной массы на основе полифракционной композиции окиси алюминия (953 ) и двуокиси циркония .(54 ) с прерывистой гранулометрией. Сформированные стержни обжигают в засыпке глинозема в течение 10 ч при 1200 С. о

Стержни имеют предел прочности при изгибе 200-,250 кгс/см2, предел прочности на сжатие 630-680 кгс/см

Открытая пористость составляет 30 .

38058 4

25 лособу, показали, что на границе

Составитель И. Волкова

Редактор К. Папп Техред A.Aö Корректор A. Зимокосов

Заказ 6102/11 Тираж 813 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

Э филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул. Проектная, 4

Отливка лопаток методом найравленной кристаллизации характеризуется длительным (4-5 ч ) воздействием на стержень высокой температуры, равной 1550-1600 С.

Для оценки прочности стержней, которую они приобретают в процессе отливки лопаток методом направленной кристаллизации, производится их четырехчасовой обжиг при 1550 С.

Предел прочности при изгибе после укаэанного обжига составляет

400 кгс/см2. Открытая пористость составляет 28-294. Пропитку стержней непосредственно в отливках и растворение .в воде синтезированного .. алюмината производят в автоклаве в следующей последовательности: лопатки а керамическими стержнями загружают .в автоклав и создают в нем разрежение 0,94-0,95 ат, в автоклав по дают раствор и выдерживают лопатки в растворе 10-15 мин, после чего в автоклаве создается избыточное

5

20 давление 5-6 ат на 15-20 мин, после чего сбрасывают давление и разгружают автоклав. Для интенсифицирования процессов насыщения порового пространства солевым раствором и растворения синтезированного алюмината раствор подогревают до 7080 С, Очистка всех лопаток производится воздействием на них электрогидравлического удара на установке ЗГУ-400 при одинаковой мощности электрического разряда с частотой 50 разрядов в минуту. Время очистки составляет

5-7 мин.

Лопатки, стержни, которых перед очисткой разупрочнялись по предлага" емому способу, механич1 ских повреждений и трещин не имеют. Чистота внутренней поверхности лопаток соответствует 4-5 классу по ГОСТ 2789-73.

Металлургические исследования1 лопаток, керамика которых перед очисткой разупрочнялась по предлагаемому стержень-отливка химического взаимодействия и изменения структуры сплава не происходит и подтвердили соответствие качества сплава. ТУ.

Реализация изобретения позволит обеспечить разупрочнение стержня .в воде перед очисткой отливок, что позволит улучшить выбиваемость стержней, повысить эффективность гидроочистки отливок, заключающееся в сокращении в 4-5 раз времени, необходимого для полного удаления керамики стержня из полости отливки и ликвидировать брак отливок, вызванный длительным воздействием на отливку электрогидравлического удара, что позволит значительно повысить качество сложнопрофильных пустотелых отливок, особенно отлитых методом направленной кристаллизации, внутренняя полость которых оформляется спеканием керамическим стержнем нд основе окиси алюминия.