Способ изготовления керамических стержней из пластифицированного шликера

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3845087/22-02 (22) 21. 01.85 (46) 07.07.86. Бюл. В 25 (72) Л.П.Карепин, Ю.В.Плотников и Н.А.Морозова (53) 621.74.045(088.8) (56) Абрамсон И.Д. Керамика для. авиационных изделий. — М.: Оборонгиз, 1963.

Грибовский П.О. Горячее литье керамических изделий. — M.-Л.: Госэнергоиздат, 1961, с. 295.

Литье по выплавляемым моделям.

/Под ред. Я.И.Шкленника и В.А.Озерова. — М.: Машиностроение, 1984, гл. 6, с.. 176-228, 259. (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИ—

ЧЕСКИХ СТЕРЖНЕЙ ИЗ ПЛАСТИФИЦИРОВАННОГО ШЛИКЕРА, используемых для полу„„SU„„1242292 А 1 (51) 4 В 22 С 9/10, 9/12 чения литья по выплавляемым моделям, включающий прессование пластифицированного шликера, нагрев стержней и

- последующее спекание в печи с окислительной средой и охлаждение их, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения качества стержней за счет повышения их геометрической точности и стабильности прочностных свойств, на всю поверхность стержней перед нагревом их в печи наносят изолирующий слой из парафино-глиноземной смеси с последующим послойным нанесением керамической суспензии на этилсиликатном связующем и обсыпкой каждого слоя электрокорундом, а после охлаждения стержней полученную на них керамическую оболочку разрезают до наружной поверхности стержня и извлекают стержень.

1 124

Изобретение относится к литейному производству, а именно к способам изготовления керамических стержней . для получения полостей в отливках из сложнолегированных сталей и сплавов.

Цель изобретения — улучшение качества стержней за счет повышения их геометрической точности и стабильности прочностных свойств.

Сущность способа изготовления керамических стержней заключается,в том, что перед помещением "сырого" стержня в обжигательную печь на его поверхность наносят разделительный слой глинозема толщиной 0,5-1,5 мм.

Чтобы глинозем удерживался на поверхности объемного стержня, его смешивают с клеящим веществом (раствор декстрина, казеин, ПАВ и др.) или с расплавом парафина. Нанесение разделительного слоя на поверхность "сырого" стержня осуществляют вручную кистью или пульверизатором.

После нанесения разделительного тонкого глиноземного слоя "сырой" стержень подвергают со всех сторон послойному покрытию огнеупорной оболочкой состава и свойств, аналогичных оболочке, применяемой для получения форм точного литья.

После нанесения огнеупорной оболочки, толщину которой определяют опытным путем в зависимости от габаритов и сложности "сырого" стержня, их напрвляют в печи на обжиг rio принятым режимам. При этом отсутствуют керамические короба, их заменяют простые керамические подставки или подсыпка из огнеупорного порошка на поде печи или тележке методической печи. Оболочка, выполненная послойно методом обмазки огнеупорной суспензии с последующей присыпкой порошкообраэным огнеупорным материалом, имеет открытую пористость до 30-40%. Это способствует тому, что при нагреве парафии иэ технологической связки (пластификатора) в "сыром" стержне через разделительный слой глинозема мигрирует в оболочку и испаряется с ее внешней поверхности.

Геометрия стрежня обеспечивается .многослойной оболочкой, эквидистантно нанесенной вокруг стержня.

Практически все точки поверхности

"сырого" стержня при обжиге нагреваются одновременно.

2292

10

20

30

45 Выдержку в иэотермических условиях следует определять только для выравнивания температурного поля внутри самого стержня. Внутренние напряжения в стержне в этих условиях минимальны, коробление стержня практически полностью отсутствует.

На фиг. 1 и 2 иллюстрируется способ изготовления предлагаемых керамических стержней для получения закрытого рабочего класса колеса специального насоса, отливаемого иэ нержавеющей стали Х18Н9ТЛ (на фиг. 1 керамический стержень с нанесенной огнеупорной оболочкой, готовый к на-, греву и спеканию, на фиг. 2 — извлечение керамического стержня из огнеупорной оболочки после нагрева и спекания) .

Максимальный диаметр стержня со знаком 260 мм, максимальная толщина стержня со знаком .54 мм, минимальная толщина стержня в зоне щели по ободу колеса — 3,5 мм.

Литье предназначено для ремонтных целей и представляет собой индивиду-, альную продукцию, для которои иэГОтовление специальных керамических коробов и рихтовочного дройера нерентабельно.

Способ для данного случая выполняют в сл цующей последовательности операций.

Прессуют разогретый до 70 С (343 К} пластифицированный шликер состава

KNK (корундо-маршалитовая с карбонатом кальция), в металлическую прессформу при давлении в прессовом стакане 0,245 МПа (2,5 ати).

После технологической выдержки в течение 5-8 мин пресс- Орму разбирают. Получившийся "сырой" стержень 1 оставляют на одной иэ половинок прессформы (фиг. 1), Отверстия в "сыром" стержне, формирующие центральную часть колеса и перья крыльчатки, заклеивают парафинированным листом беэзольного фильтра 2.

На поверхность стержня и беэзольного фильтра кистью наносят равномерный разделительный слой 3 парафиноглиноэемной смеси (1:3 по весу) толщиной 0,5-1,5 мм. При этом в направлении предполагаемой усадки стержня разделительный слой выполняют до

3,5 мм (эаплечики знаковой части обо.— да рабочего колеса).

3 1242

Устанавливают наполнительную рамку, высота которой превьппает высоту стержня на 20-30 мм. Полость накопительной рамки заполняют электрокорундом с зерном 9N- .50 или 63; Поверх электрокорунда укладывают слой поролона толщиной 10-15 мм и плотно прижимают к половине пресс-формы через рамку .плитой.

В сжатом состоянии всю систему 10 кантуют на 180 и устанавливают на о плиту.

Зажимы освобождают и со стержня снимают половину оставшейся прессформы. Полости стержня, формирующие 15 центральную часть колеса и перья крыльчатки, засыпают глиноземом 4 (фиг. 1) до верхнего среза отверстий.

Заклеивают парафинированным беззольным фильтром 2 срезы отверстий 20 (фиг. 1). Повторяют операции для формирования разделительного слоя 3, покрывающего оставшуюся часть стержня и парафинированного фильтра 2.

После полного остывания "сырого" 25 стержня, покрытого раздельным слоем, его снимают с электрокорундовой подложки. На поверхности разделительного слоя формируют послойно оболочку 5 с использованием огнеупорной суспен- щ зии дистенсиллиманита в гидролизованном растворе ЭТС-40 (этилсиликат 40) и присыпки из белого электрокорунда ЭБ Ф 20 на первый слой и

ЭБ Р 50 на последующие слои. Количе-.

:ство слоев, наносимых на "сырой" стержень, покрытый разделительным глиноземом, девять (фиг. 1).

После формирования оболочки 5 стержень из пластифицированного шликера направляют в .электрическую высокотемпературную печь с силитовыми нагревателями и устанавливают в камере печи на керамической подставке горизонтально. 45

Обжиг "сырых" стержней проводят в окислительной атмосфере при следующих режимах: нагрев со скоростью

25-$0 С/ч до 400 С, нагрев со скорос4 О тью 50 С/ч в диапазоне. температур

400-600 С, выдержка.при 600-20 С в течение не менее 20 ч, прямой. подъем температуры с печью до 1350 о

250 С с выдержкой не менее 10 ч, охлаждение с.открытой дверцей до 50100 С.

В процессе обжига парафин и беззольный фильтр выгорают и между про292 4 каленным стержнем 1 и оболочкой 5 находится слой глинозема, такого же, как был заложен в полости 4.

Для извлечения стержня из оболочки выполняют в диске надрез по образующей вулканитовым кругом толщиной

3-5 мм.

За счет легкого постукивания деревянной киянкой по оболочке, она по надрезу раскалывается и из нее извлекается стержень (фиг. 2) .

Дальнейшие операции по очистке стержня .от остатков глинозема, проверке его контролерами ОТК проводят по установленной в цехе схеме.

Из 100 стержней рабочего колеса насоса, изготовленных по предлагаемой технологии, не было ни одного стержня, забракованного по наличию дефектов или короблению.

Для сравнительной оценки способов прокаливания подготовлена серия "сырых" образцов из пластифицированного шликера KNK, который употребляется при изготовлении стержня рабочего колеса насоса. При этом изготавливаются образцы для проверки прочности прокаленных образцов на изгиб при комнатной температуре (б „,. 20 С)

40 шт., на изгиб при заливке металла в форму 20 шт., на. прогиб стержня иэ-за затрудненного. термического удлинения при заливке металла в форму

20 шт., Часть образцов прокаливается по серийной технологии в засыпке глинозема в шамотных коробах, равная часть их прокаливается после нанесения на них огнеупорной оболочки по предлагаемой технологии. При этом разделительный слой получают эа счет нанесения кистью расплава парафина, в которой замешан глинозем той же партии, что и для формовки образцов при серийном способе прокалки. В качестве дрейера используется стекло толщиной 5-8 мм. Образцы группируются по

5 шт. с расстоянием между ними не менее 8 мм, пространство между образцами на половину толщины образца заполняется парафино-глиноземной смесью.

На разделительный слой наносят четыре слоя огнеупорной оболочки и прокаливают по указанному вьппе режиму совместно с образцами, заформованными в глинозем.

Ъ

После проведения режима обжйга оболочки разбиваются и образцы извле1242292

Способ обжига

Стрела прогиба образца

В момент

Прочность на изгиб при о иэг

Стрела продольного прогиба в момент заШероховатость внутренней полости пробы толщиной 2.мм

Номинальное отклонение,Среднее значение

MIIa заливки, MM лиВки от взаимодействия с формой,мм от среднего значения, Обжиг в оболочке

15,2

0,1

0,3

2,5

Обжиг в засыпке глинозема

19,4

0,8

0,5

R 20

Яйся жарю

Щ/г 1

Составитель В.Деев

Техред М. Ходанич Корректор, M. Шароши

Редактор Е.Папп

Тираж 757 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3648/15

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул .Проектная, 4. каются из оболочки . и очищаются от остатков глинозема. Одновременно расформовываются образцы прошедщие обжиг в засеке 5 иэ глинозема, Усредненные результаты испытаний прочности на изгиб при комнатной температуре (40 измерений -rro каждому 10 виду образцов) и обмеры стрел прогиба технолегических йроб (8 измерений по каждому виду: образцов) приведены в таблице.

Использование способа по изобретению изготовления стержней иэ пластифицированного шликера позволяет в индивидуальном и мелкосерийном производстве резко сократить объем инструментальных работ по изготовлению оснастки, полностью устранить потреб4 ность в керамических коробах для формовки "сырых" стержней в глиноземе, а также операции формовки, что снижает расход глинозема, уменьшает трудоемкость и устраняет необходимость в устройстве специальных рабочих мест.