Составная износостойкая формующая модель
Изобретение относится к составной износостойкой формующей модели, предназначенной для изготовления продуктов трехмерной конфигурации или полуфабрикатов из металлов, пластиков, керамики, резины, стекла или их комбинаций . Цель изобретения - обеспечение проницаемости модели я пористости от 5 до 60% при прочности на сжатие не менее 100 кг/см2. Предложенная составная износостойкая формующая модель содержит мегаллокерамический материал из металлических и керамических порошковых материалов и связующего и выполнена из внутреннего и наружного рабочего слоев, причем связующее содержит испаряющиеся и расходуемые вещества при соотношении между металлическими и керамическими порошковыми материалами и связующим, равном (2-5):(2-5):1, при этом наружный рабочий слой выполнен спеченным с окисленной наружной поверхностью , а внутренний слой выполнен неспеченным. 26 ил., 2 табл. о (Л
СОЮЗ СОЕЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
SU 16323
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К IlATEHTY
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ
flPH ГНИТ СССР (. .1) 3725402/02 (22) 06.04.84 (31) 62784; 71259 80943; 23856 (32) 22. 04 ..83 (33) Л. (46) 28.02.91. Бюп. У 8 (71) Синто Когчо, Лтд (JP) (72) Акира Янагисава, Хироюки Ногути, Такео Чакагава, Такехиро Инагаки, Йсиказу Хаяси, Масанобу Тсутида и Тоедзи Фума (Л ) (53) 621.762.34.45(088.8) (56) Авторское свидетельство ССС?
У 710773, кл. В 22 D 15/00, 1978.
Авторское свидетельство СССР
Р 89345, кл. В 22 С 1/12, 1949. (54) СОСТАВНАЯ ИЗНОСОСТОЙКАЯ ФОРМУ10ЩАЯ МОЛЕЛЪ (57) Изобретение относится к составной иэносостойкой формующей модгли, предназначенной для изготовления проИзобретение относится к формующей модели, имеющей заданную проницаемость и срок службы и предназначенной для изготовления продуктов трехмерной конфигурации или полуфабрикатов, выполненных.из металлов, пластиков, керамики, резины и каучука, стекла или их комбинаций. Формуикцая модель включает все модели, которые имеют полости, предназначенные для придания определенной формы издеJIHRN (51) 5 В 22 С 1/ 1?, С 22 С 1/09, Б 22 F 7/00
2 дуктав трехмерной конфигурации EUIH полуфабрикатов из металлов, пластиков, керамики, резины, стекла или их комбинаций. Цель изобретения — обеспечение проницаемости модели и пористости от 5 до 60Х при прочности на сжатие не менее 100 кг/см . Предложенная составная износостойкая формующая модель содержит металлокерамический материал из металлических и керамических порошковых материалов и связующего и выполнена из внутреннего и наружного рабочего слоев, причем связующее содержит испаряющиеся и расходуемые вещества при соотношепни между металлическими и керамическимн порошковыми материалами и связующим, равном (2-5):(2-5):1, при этом наружный рабочий слой выполнен спеченным с окисленной наружной поверхностью, а внутренний слой выполнен неспеченным. 26 ил ., ? табл.
Цель изобретения — обеспечение проницаемости модели и пористости от 5 до 60Х при прочности модели на сжатие не менее 100 кг/см .
Предложенная составная износостойкая формующая модель содержит металлокерамнческий материал из металлических и керамических порошковых материалов и связующего и выполнена из внутреннего и наружного рабочего слоев, причем связующее содержит испаряющиеся и,расходуемые вещества при соот1632366 ношении между металлическими и керамическими порошковыми материалами и связукщим равном (2-5):(2 — 5):1, причем наружный рабочий слой выполнен снечен5 ным с окисленной наружной поверхностью, а внутренний слой выполнен н"сп еч еннъ м.
На фиг. 1 показаны в сечении наруж О ный рабочий и внутренний слои составной формирующей модели; на фиг. 2 и Э вЂ” структура наружного рабочего спеченного слоя и внутреннего неспеченного слоя; на фиг. 4 — поперечное сечение, формующей модели, используе15 мой как литейная форма для получения отливок; иа фиг. 5 — общий вид формующей модели, используемой как форма для вакуумного формования; на фиг. 6— то же, поперечное сечение; на фиг.7 поперечное сечение формующей матрицы, абсорбирующей воду при изготовлении керамических изделий; на фиг. 8 — 11 схема осуществления способа изготов25 ления формующсй модели в соответствии с изобретением; на фиг. 12 — графическая зависимость, показывающая соотношение между степенью пористости и отношением смешиваемых компонентов (связующее:компоненты); на фиг.IЗ графическая зависимость, показывающая соотношение между отношением компонентов в смеси и прочностью на сжатие; на фиг. 14 — 16 — использование формующих моделей для формования с абсорбцией при низком давлении или отсутствии давления, приложенного
К расплавленным металлам; на фиг.17— графические зависимости, показывающие соотношение между прочностью на сжатие и временем спекания формующей модели с использованием порошков на основе железа в качестве металлических порошков; на фиг. 18 — графическая зависимость, показывающая соотношение между прочностью на сжатие и температурой спекания формующнх моделей, в которых в качестве метал" лических порошков используются порошки на основе железа; на фиг. 19 — . графическая зависимость, показывающая соотношение между временем спекания и возрастанием веса формующей модели
IlpH ее изготовлении, на фиг. 20— графическая зависимость, показывающая 5 соотношение между временем спекания и пористостью, а также толщиной отвержденного слоя при использовании норош= кол железа; на фиг, 21 — полерс i:>» сечение дюрмукипей модели; ла i, : . ? 2 графическая зависимость, о ка айван>щая соотношение между нрочлос тью ла сжатие и временем снекалия для формующей модели, в которой используются в качестве металлических порошков порошки цветных металлов; на фиг. 23 зависимости, нокаэывак>пп<е соотно|пение между прочностью на сжатие и температурой спекания продуктов, в которых в качестве металлических порошков используются порошки цветных металлов; на фиг. 24 — графическая зависимость, соответствующая прочности на изгиб спеченных моделей; на фиг. фиг. 25 — графическая зависимость, показывающая соотношение между временем спекания и пористостью, а также толщиной отвержденного слоя нри использовании порошков цветных мегаллов; на фиг. 26 — воспроизводимость изделия но модели.
На фиг. 1 показано сечение составной износостойкой фо1>мутящей модели, выполненной в соответствии с изобретением, которая состоит из сост ;ной спеченной массы 1, содержащей ме.ллличе кие порошки и порошки керамики.
Тело 1 имеет четко очерченный нар-;-.кнъш спеченный слой 2 на внепшей оболочке, включающий по крайней мере поверхность 3 модели. Спеченный слой 2 не подходит к центральной части модели. Поддерживаюший внутренний слой
4 образован на основе неснекшейся смеси металлических порошков и порошков керамики на внутренней стороне спеченнс о слоя.
Спеченный слой 2 содержит объединеиную структуру диспергированных гранулированных окислов 5 металлических порошков и порошков керамики 6, как показано íà Anr. 2. Иеханизм образования спеченного слоя 2 включает окисление металлических порошков, сопровождаемое увеличением объема, с последующим спеканием, во время которого окислы металлов охватывают порошки керамики, в то время как спеканне порошков керамики обеспечивает соединение этих компонентов в процессе, подобном диффузионному соединению, которое имеет место на границе с по- ° рошками керамики. Спеченный слой 2 имеет на своей поверхности и на внутренней стороне четко очерченные бесчисленные внутренние каналы 7 (ра эме1(> ) )(1) 5
pbl которых в среднем составляют О, 1
50 мкм, но чаще 5 — 20,)км), которые образуются в тех случв)) х, когда вещества, находящиеся в спекаемых материалах, выходят наружу через спеченную поверхность иэ ее внутренней части. При образовании четко очерченных внутренних открытых каналов 7 несмотря на пористость происходит формирование плотной и ровной поверхности, Слой 4, находящийся на внутренней стороне спеченного слоя 2, содержит смесь металлического порошка 8, оставшегося неспеченным, и керамнчески . порошков 6, как показано на фиг. 3.
В пограничных районах металлических порошков 8 образуются неровные откры— тые внутренние каналы 9, возникающие вместе с исчезновением связующего.
Внутренние каналы 9, возникающие вместе с исчезновением связующего.
Внутренние каналы 9 сообщаются с открытым внутренним каналом 7 ñïå÷).нного сло) 2, так что составное спеченное тело 1 имеет пористую проницаемую структуру. Как внутренние каналы 7, так и каналы 9, характеризуются тем, что они не растрескива)тся. Пористость зависит от условий сме)))ивания, которые будут рассмотрены позднее, условий проведения спекания и других факторов, но в общем случае состав)1яет 5 — 60X, составное спеченное тело обладает прочностью на сжатие, значение которого 100 — 900 кг/см или выше.
Ф
На фиг. 4 показан вариант практического использования изобретения для изготовления литейной формы, в которую расплавленный материал заливается при отсутствии давления или при наличии давления (даже отрицательного давления), которое создается внутри полости формы до затвердевания изделия. Модель разделяется на две части, причем обе они выполнены иэ составных спеченных продуктов, составными элементами которых являются порошки металлов и порошки керамики.
Спеченное тело образуется с наличием спеченного закрытого отвержденного слоя 2 на внешней поверхности, в то времч как внутренний поддерживакя)1Ий слой 4, образованный неспеченной смесью, формируется на внутренней стороне слоя 2, при этом обе час15
Г)()о )CJI)t )) t> t . )() )t! ))остей 10, со )д;)))))) )к и )в .px)tt)t г)))t)t )н) |t.ëå)1 3, Поверхности 3 моделей и проход 11 структурно опрелелян тс)) спеченным слоем, н штыревые отверстия 1 ., предназначенные ()ля вь)нимания про tv тов, проходят через снеченньп) спой и поддерживающий слой 4. Каналы или нагреватели 13 погружены в слои 2 и 4 ,для охлаждения моде )и или удержива))ия ее в нагретом состоянии при необход))мости . На фиг. 5 н 6 представлен вариант практического использования формующей модели при вакуумном способе отливки, который широко применяется для получения листов пластика. Матрица 14 состоит из составного спеченного тела, составньпчи элементами которого являются порошки металла и порошки керамики. Составное спеченное тело образовано закрытым спеченным слоем 2, находящимся на внешней оболочке, а на внутренней части спеченного слоя 2 формируется внутренний поддерживающий слой 4, который сос— тавлен из неспеченной смеси ):îðîøêîâ. Спеченный слой 2 определен первой поверхностью модели 5, име)още1 рисунок тисненной кожи, и второй поверхностью модели 16, имеющей рельефный рисунок, причем обе эти поверхности образуют абсорб)в)онную модель. Поверхность модели не ограничивается этим вариантом практического осуществ-. ления и может быть определена как на охватывающей, так и на охватываемой матрицах. На фиг. 7 представлен вариант практического использования изобретения для абсорбционной модели с использованием суспензированного материала, например модели для отливки слипа, с целью получения гончарных изделий из фаянса или Aaphopa, имеющей 2 части и модельные поверхности 3, образующие полости. Обе части модели составлены из составного спеченного тела иэ порошков металла и керамических порошков и имеют отвер)кпенный слой 2, расположенный на внешней обо-: лочке, включающей по крайней мере поверхность модели. Нижняя часть модели снабжена проходом 17 сообшак)шимся с верхней частью и выпором 18, большим по размеру прохода 17 и снабжена трубопроводом для введения слипа в выпор 18. Гост a»ttt te и 11ос11сто11кне проницлеttl ip. и до.11го»1е 11и.1е формунщце модсл1», нрсдстлвлениые нл ф111 . 1,- 1-3 могут быть изготовлены в процессе смеши5 влния состлвиых элементов и связующего для получе1»»»я суспензированного материала, операции заливания суспензии и Аормовлния е д11я придлния ей желаемой конд..1гурлции тела и опера- 10 ции спекания высушенной суспензии в окислительной лтмосфере. Оперл1л»я приготовления суспензии включает в себя полное перемепп»ванне механическим путем г.орошков металла и порошка кера1п»к»» и побавление связующего, содержащего вещество, которое будет испаряться или расходоваться после того, клк прошло формование. Типичным связующ»»м, содержащим 20 испаряемые вещества, является соединение кремния, в частности йоль окиси кремния (коллоидная окись кремния): Si0<.пН О. Окись кремл»я является .стабилизированным I.оллидзьным рлс пво-25 ром окиси кремния. Например SiOq имеюп»ля плотность 20 — 2!X, NazO c плотностью менее 0,02Х при значении рН 3 — 4 при вязкости (при 20 С) менее 3 сП, плотностью (при 20 С) 1 — 30 1,16 соответствует указанному золю. В этом случае испарение воды приводит к образованию пористости. Для предложенной модели также используют связующее на основе органического снликата, особенно спирп вый раствор окиси кремния золя, основанный на этилсиликате. Этилсиликат является соединением низкого конденсата этил-орто-силиката в растворе неф- 40 ти, в котором основное содержание продукта составляет 4 — 6 об., 40 — 42X необходимой окиси кремния, при этом плотность (при 25 С составляет 1,04 1,07> а вязкость (при 25 С) 2,6 — 45 4,"- сП. Золь этилсиликата является устойчивым веществом, не обладающи » связующими сво1" ствлми. 3ТН связующие свойства придают=я ему при смешивании со спиртовым раствором и водой 50 в этилсиликате с последующим электролизом полученной смеси. Спиртовый растворитель - это этлнол или изопропанол. Причем добавляется вещество, обладающее кислотным»» свойствами (со- 55 ляная кислота, фос >op»»at» кислота, щавелевая к»»сл1 та), в качестве катализатора для ускорения реакции и стабилизир 1влш11»о>»я ою»си кремния. С11сс1 в К 1Н) 1л еТ эТ11лс11!111 11<1T в V "it t t t l l Г рлц1111 ЯО вес.ч., с1111! тов1>й р:1< "1 р11— тель 13 вес.ч., воду 6 вес. 1. и 1 вес.ч. клтллизлторл. Зол1 окиси кремния при плотности окис,» кремния 20",. включает 50 вес. ч. этилсиликлтл, 43 ч спиртового рлстворителя 6 вес.ч. воды и 1 вес.ч . клтлли злторл . Плотность окиси кремния, рлвнля 21 — 311, обеспечивается при регулировании содержания этилсиликлтл в пределах 15 33 вес ч., и воды пределлх 7 11 лес.ч. Полученный из спиртового растворителя золь окиси кремния является бесцветной прозрачной жидкостью, содержлщей от 23 до 257, неисплряющегося вещества (при 110 С), имеющей О плотность (при 25 С) О, 92 — 0 > 93 и вязкость> превып»лющую 4 сП. Для получения связующего, содержащего потребляемое в процессе спеканил вещество, могут быть использованы те смолы, которые затвердевают при ком»»лт1»ой температуре, например уретановая, полиэфирная, эпоксидная, предпочтительно те смоль1, которые превращаются с помощью растворителя в вещества с небольшой вязкостью. К другим сзязущ»»м можно добавлять в соответствуь»ем количестве, например, жидкое стекло. Композитное спеченное 1»зделие создается посредством заливки суспензированного материала, где связующее, содержащее испаряемое и васпламеняемое вещество, смешивается с составляющими в конкретном весогом соотношении в рамку, которая размещается с образцом продукта или с готовой моделью, Аормованием указанного материала, высушиванием его со спеканием высушенного вещества в окислительной атмос1 »ере. Требуемым условием является то, чтобы весовое отношение порошков металла к порошкам керамики и к связующему составляло (2-5):(2-5):1. Указанные порошки металлов соответствуют порошкам железа или цветных металлов в качестве порошков на основе железа используют порошки электролитической стали или чугуна. Порожки чугуна обладают тем преимуществом, что они обеспечивают ускорение процесса образования открытых внутренних каналов за счет сго>а»1»»я свободного углерода в процессе спекания. В качестве порошков чугуна могут ис» (. пользоваться H<)polllKH серого чугун», копково чугуна ипп пегирова1п»ого чу— гyHa, причем сплавы чугуна обеспечивают повышение устойчивости к нозлей5 ствию температуры и коррозионную устойчивость модели. Поскольку порошки металлическ<<го железа дешевы, они используются довольно часто, но химическая устойчивость образуемых ими окисл< в невелика, и поэтому, если недопустимо образование даже небольших количеств ржавчины железа, нео5холимо использовать порошки цветных металлов. Если соонетствующим образом выбрать порошки цветных металлов, то увеличивается прочность, устойчивость к термическим воздействиям и коррозионная устойчивость при одновременном повышении точности соблюдения размеров или качества понерхности. Цветовая гамма оказывается превосходной, что приво" лит к увеличению стоимости готового продукта. Например, если от продукта требуется высокая прочность, то используется порошок хрома, если необходимо обеспечить высокую устойчивость к термическим воздействиям и коррозионную устойчивость, то эффек- 30 тинным является применение порошков хрома, никеля и молибдена. Таким образом, в качестве порошка цветного металла выбирается один или несколько порошков из группы, вкпю- 35 чающей порошки никеля, хрома, марганца, молибдена, титана, меди, кобальта или вольфрама. Каждый иэ них спек.ется в условиях смешивания с порошком керамики, и отвержденный слой 40 образуется эа счет того, что происходит диффузионное связывание на границе между порошками металлов и керами ки ° В качестве порошков керамики при изготовлении модели выбираются порошки таких веществ, которые обладают малой деформацией при высокой температуре и которые легко соединяются с порошками металлов. Например, нейтральные вещества, а именно муллит, спеченная окись алюминия, расплавленная окись алюминия, хромит или силимит, либо кислые вещества, которые представлены плавленной окисью кремния, циркония и плавленным цирконом. Эти вещества пригодны в общем случае, но могут быть использованы также в в< по<.т Н<,<, к<>т«рь»е лвпяютея основаниями, вплр«мер магне зия. В том спучас, к< г,»,"» в качеств» связующего Heл< пь уется зопь окн и кремнин, то с учетом туг При изготовлении модели предпочтительно, чтобы диаметр частиц металлического порошка в неспеченном ниде составлял бы максимально 2 — 500 мкм, а размеры частиц порошка керамики 10 — 300 мкм. Порошки железа, особен— но порошки чугуна, применяют при размере частиц 50 — 500 мкм. Нижний предел обусловлен следующим: чем меньше величина днамег1.- тем лучше способность к носпроиз елению Hpронности поверхности молели, но при этих условиях одновременно облегчаются условия образования трещин. Верхний предел обусловлен тем, что свойства модели ухудшаются ввиду и 1лншней пористости и прочности. Таким ivpasos, значение диаметра ныбирается соответствующим образом между указанными верхним и нижним пределами. Получение требуемых конфигураций формующих моделей осуществляется путем заливания смешанных веществ н, форме суспензии, при"отовленной на предыдущей стадии, и ее затверлевания (см. фиг. 8). Например, смесь веществ 19 заливается в модельную раму 20, снабженную молелирующим элементом 21, l после чего она остается на воздухе в течение определенного промежутка времени. Полезным оказывается добавлять отверждающий реагент для ускорения процесса затверлевания, создавать вибрацию для облегчения заполнения или сжимания смеси веществ. Форма или конфигурация модельного элемента может быть точно передана при обеспечении требуемой текучести смешанного материала 19 и выборе соответствующих размеров металлических зерен и зерен керамики. Если штыри или трубки вставлены внутри рамки 20 модели прн формовании смешанного материала, тo r результате получаются отверстия 12 или охпаждака ие или подогревающие устройства 13, показанные на фиг.4. После этого сформонанное тело нэ модельной рамы подвергается высушиванню на ьоэдухе или с помощью пламени для пр едотвращения образования трещин или напряжений и для испарения спирта или воды, содержащихся в связующем, так что в результате происходит образование пористости (воздушных каналов) . В случае ранее 10 указанного высуч ивания на воздухе выбранный для этого промеясуток времени составляет 1 — 48 ч в соответствии с размером, формой модыiи и другим факторами. Процесс высушива 15 ния ускоряется при создании атмосферы, имеющей высокую температуру, или при тепловых ударах. В последнем случае применяют высушивание пламенем, осуществляемое непосредственным воз- 20 действием на тело пламенем для того, чтобы выжечь испаряющиеся материалы. Сформованное тело прошедпее, операцию сушки, обладает в целом порисL тостью и может бьггь использовано в качестве модели для способов формования, в которых не прикладывается давление. Однако механическая прочность такой формующей модели низка, а долговечность недостаточна. Б соответствии с иэобретением сформованный материал 22 (см. фиг. 9) после высушивания загружается в нагревательную печь 23, где он подвергается спеканию в окислитель- 35 ной атмодфере с помощью теплового источника, которым является нагре-. вающнй элемент сопротивления или газ. Окисляющая атмосфера может быть обеспечена наличием воздуха или воз- 40 духа, обогащенного кислородом, если предусмотрено использование источника кислорода. Условия спекания зависят от вида металлических порошков, соотношения компонентов в смеси, размера модели, заданной пористости и других факторов, но в общем случае температура спекания должна находиться в предках 400 — 1500 C, продолжительность процесса спекания составля- 50 ет более 1 ч. Нижние пределы обоих параметров установлены в связи с тем, что спекание окажется неудовлетворительным, и закрытый спеченный слой яе будет образован, кроме того, не достигается необходимая прочность и долговечность полученной модели. Верхний предел значения температуры спекаиия устананчен на уровне 1500 С, О. но в .>so» случае хотя п« бра 1уг ге я спеченный слой, ног срхность с . .овнтся неровной, так что пропадает воэможность воспр<-иэведе)п я и с;шжается точность выдерживания раэ; еров жатв рицы. Когда в качестве порошка металла используются порошки железа, верхний предел значения температуры спе-. кания предпочтительно составляет около 1000 С, точнее 850-950 С. Чем более продолжителен промежуток времени, в течение которого осуществляется спекание, тем более неровной получается поверхность, в результате чего снижается производительность труда. Операцией спекания в окислительной атмосфере обеспечивается прогрессирование спекания порошков керамики в формованном теле и спекание при окислении порошков металла, как видно из фиг. 9, отвержденный слой 2 растет в направлении внутренней части от поверхности тела 22. В этот момент испаряю.циеся или расходуемые вещества, имеющиеся в chopMQBBHHQM теле, выжигаются так, что тело становится пористым. Когда процесс спекания заканчивается, обеспечиваются наполнительные средства 24, как покаэано на фиг. 10, или обеспечивается крышка или коробка 25, представленная на фиг. 11, посредством чего получается проницаемая, обладающая нужной долговечностью формующая модель, содержащая составной спеченный продукт. Степень проницаемости (пористости) мо%ст регулироваться эа счет сорта порошков металла и керамики, размера частиц порошков, величины соотношения между металлическим порошком, порошком керамики и связующим, условия создания вибрации или сжатия при заливке материала, условия осуществления спекания и прочности модели. На фиг. 12 представлено соотношение между весовыми отношениями в смеси связующего и составных компонентов (металлические порошки + порошки керамики) и порчстостью. Данные представлены для порошков чугуна, используемых в качестве металлических порошков (максимальный диаметр частиц 100 мкм), порошков муллита (максимальный диаметр частиц 100 мхм) этилсиликата, используемого в качестве связующего, проведения спекания при 900 С в течение l ч. Иэ фнг.12 слео 1632ЗЫ> 20 дует, что иористость воэр,стает лри уменьшении соотношений между ингреди.ентами смеси. Этот факт может быть учтен экспериментально путем использования в качестве металлических порошков цветных металлов. На фиг. 13 показано, каким образом прочность íà сжатие меняет свои значения, если происходит изменение весовых соотношений мелку металличес. кими порошками и порошком керамики при сохранении постоянства соотношения между связующим и ингредиентами. Исследуемые пробы размером 1Ох20 мм, материалы и условия спекания соответствуют фиг. 12, причем соотношения между количеством металлических порошков и порошков керамики выбирают в шести вариантах 4:1, 3:2,2; 5 2 5; 2 .3; 1:4 и 0:5. Иэ фиг. 13 видно, что прочность, составлякщая более 100 кг/см, получена во всех случаях, кроме соотношения 0:5, и, в частности, при смеси с равным содержанием металлических порошков и порошков керамики, причем это значение соот— ветствует почти требуемому значению прочности. Во всех случаях, кроме соотношения 0:5, пористость составляет 35 — 50K причем пористость увеличивается. при возрастании содержанияметаллических порошков. На фиг. !4-16 показано исгольэование на практике проницаемой и долговечной модели. На фиг. !4 и 15 представлено осуществление формования с абсорбцией прк отсутствии давления, прикладыьаемого к расплавленным металлам, таким как алюминиевый снлав, медь или железо, причем жидкость или суспекзированный материал — это фаянс, вОск или огнеупорный материал . На фиг. 16 представчено использование модели в абсорбционкой системе низкого давления с использованием жидкого илк суспекзированного материала, который представлен расплавленным металлом. Пример 1. В качествв порошков металлов используют порошки на основе железа, после чего готовят опытные образцы проницаемых, имеющих большой срок службы Формующкх модепвй, с которыми проводят испытая я в условиях, представленных в табл. 1. В данком примере отношение по весу в смвск металлических порошков и еорошков керамики одинаковое. Ука аннин 1атерн;п равномерно перемегп нают пля -,îãо, чтобы получить су-.пензию исследуемого материала. Эту сусленз ю BLUIHBBloT в раму модели, снабженную определенным рисунком. После удаления связующего из мочели образцы A,8,Ñ,F и L : высушивают посреч— стзом воздействия пламени в течение 0,5 ч, а обраэцч D,Е,Н и I- высушивали на воздухе в течение 48 ч. (аждьгй иэ образцов помещают в электрическую печь с нагревательными элементами сопротивления и спекаю н . воздухе. При этом получены долговечные модели с тре" мой проницаемостью, содержащие сост=вные спеченные продукты. Соотношение между прочностью на сжатие и временем спекания представлено на фиг. 1?, а соотношение между прочностью на сжатие и температурами спекания на фиг. 18 . Соотношение между временем проведения спекания и иэменеНиями веса спеченных изделий показано на фиг. 19. Прочность на сжатие и вес увеличиваются по мере возрастания промежутка времени, в течение которого ведется спекание, и повышения температуры, при которой осуществляется сгекание. Женеэосодержащие материалы подвергают окислению и происходит образование отвержпенного слоя. Образцы от F до J являются сравнительными. В образцах А-Е подтверждено влияние быстрого нагреэа и охлаждения прк повторении нагревания до 800 С в тео. чение 5 мин и охлаждения до комнатной температуры в течение 5 мин. В результате не обнаружено трещин кли других дефектов. В образцах А и В иссл давалось соотношение между временем спеканкя (максимально 10 ч), толщиной отввржденного слоя и пористостью при условии поддержания псстоянства тежературы спекания (900 С). Результаты представлены на фиг. 20. Отвержденный слой становится толще, а пористость ниже по мере увеличения времени спеканкя. Таким образом пористость тоже можно контролировать, меняя нродолжительность спекаиия. Используют образец А иэ табл. 1, с помощью которого готовят юдель для Формовки части автомобиля (вилки переклкпения), размеры хоторой: длина, 00, l! i>p!» < ° Р«T i . 0, l!p»< В-»; p (n << I>T(IThl а на
Псвермность модели проь»ыв<з эт спир;овым pаcт«npo!» i paую тими трубками, расположеннь»ьз! об-ку, а . а другую часть нанося; запол!»итсль дчя уплотнения или покрьггия и мол »ь включают в форму«л(ее устройство, показанное на фиг. 15. 4>ормова«(!»е осуществляют под действием силы тяжести алюминиевого сплава л:1с-1?, г< то время как абсорбц«»я обеспечивалась через абсорбирующие трубки при 700 мм рт.ст. Услови формования: 700 С. Время формования 3 — 5 с, время г>тле<»ен»я оТ модели 15 — 50 с . (лед(нательно, расплавленный ь!.зтериал тек плавно, без погруженич, при зтоь! способность к воспроизведению увеличилась в значительной степе«г» .:o сравнению с простьв: формованием по.! лействием силы тяжести, Изделие оказалось закрытым во внутреннеи»»агт!». Получены отливки тол»!»»»:-,ой 1, 5 ж». P."cïëàI»ëåH«»htt 1» материал поступает В указа«»«»ые части, lioJ»у <ен формованный продукт малой ТО»»!»I»! l! 6ез дефектов. В отношен«п! Срока сл -. бм не отмечалось никаким лефектов при использо вании модели свыше 70 раз. Образец E !»з табл. 1 использован при пористости 257,, прочности на сжатие 900 кг/см и толгв»не отвержденного слоя S — 7 ж», Времени с»1екания 5 ч. Эту модель исполь уют для испь»таний, при этом осуществляют заливание алюминиевого сплава (ЛДС- . 2) в ходе формования при низком давлении, как показано на фиг. 16, при абсорбирующем воздейств!»!», Равном 700 мм рт.ст. передаваемом через трубки, предусмотренные в боковым с Горонам подвижной и неподвижной частой M(>:Ieë«» прн температуре ж»»дкости 7()() (:, давлении 1,5 кгlсм, Вре »eltt!
50 с. В результа г. то »ность формования в матрице и л:волнение к преимуЩ < (- Т В;! <, >, ; Р (« . >! > "
>Pl! н;! lh;>» !,!и.!» <(<»:(. ! Пс»(гльзую> <.>(<й,! <""!! (, . и )«»ог(; ь> Мо<(Е .»И Г а<»УЧак<Т H 3:!(.-t!IÑ <... .O 1>ис Г<зс т ь с oг>т В еTc т н, <тг»< и т« c <> t »>i!«>! 0 . кожа», пр!l! !l! < >:-рь»<»-,;i! 1О при пор»»стг>ст!» 25;; и -.Олг»ине о-В гж— денногo слс я 3 мь!. C>opM<, гв ч молел" Вклю !et»,q В (>op— < >ую<>»ую <;с та НОВ ? Г.реле Të В <«н
Абсорбируюгг".! i"»асток Олин n:Iентре модели, об -печ!»Ваюг:е«! формование с помощью вакуума, а(сорбироп ние Определялось ",авле!»ием 700 мм рт.ст. Hepn»I»ncти IIu«iep. !»Ости пр«! Вос»»1<о— 20 изведепии тиснения ко(О» и неровность »товгрм»»ости <<;ста пласт»ческого ма25 теп:»ала, ".oiт »аемс г з .".ol: I!Осг»р и-.в дени«! с ис тол«зован!»См а =cор6;g!!», сРан!»ивают с !!(. о-»! Ой . -,; —.... Р.. з--, чие в неровности Me ;Iу —.peM, тами ие сби тр -» ен-«, с . дс> -, <те=ь«»а, ОбесI!еч<-..но прекрасное Вoс<<ро>! <Вe,te— ние. Вак; умное !op«»n!<з!o»e с !.с»тользоВанием той< модели за=<не> .т ет c!! - Ге«»ht -.ëäи»hI» ° —:ер<»ала, а пристав;.ние оказывается (. злее г<лот« 4р t1p «» м e p †. В качестве поРошков металла используют порошки металтов: никеля, хрома, моли блена, мели и марганца. Готовят обладаюгв»е большим сроком службы формуюг" модели для 45 прОВе»ения исследОВа " В услОвиях ксторые опре."..елены для лучшим из образцов в примере При изготовле!»ии образцов от I до P (см. Тзбл. 2) исходную смесь подвергают равномерному пергмешиванию, чтобы одго-.<вить суспе!»э!»Рованные материалы, после чего зти материалы в форме суспенз«п» заливают в рам«О», где заложены основные иог(ели блюд, изготавливаемых в других странах, сосудов, санитарных устройств, частей швейных. машин. Продукты используют в виде формующих м делей размерами 400х400х200 мм. После извлечения заTll ))е!е)31»е)«х ««одел сй ll г рамок )(рл 1(). I 1 ныс > 1!)) !Злит с tl 01 iol<1).)») г ор H(1(1» Во B7ó÷à в тече)п«е 3 1, л (раз)е)1 .".-Р при неп оср едств е ниом возле««гт))и)«нл них пламени. Спекание огушеств>)ян>т в пределах 900-1500 Г в злч)«син«о<т«1 от услов>)й для воздуха . Для проницземых модеча«! I,È,,0 соотношения между временем сftc aftff«) и прочностью на сжатие дзя постоян— ного значения температуры спеклни i представлены ча д>1«г. 22. Сост):ошен!»!. между прочностью нл сжатие и темп(ратурой спекания для моделей I и 1. Bpl! фи«;с«)ровлнном знл )енин врсме)п« спекания (6 ч) представлены на (t)I<ã. 23. Для моделей I. >i P соотношение ме»с!... температурой спекания и прочностью на изгиб при времени спекания С представлено по фиг. ?>I. лодел)1 1. и P содержали армируюе«еие стеклян)!).1(1 и стальные ВОлокнл Дпя образы в Y-P соотнош ния меж-! < ду временем спекания, то7))еи«)ой! Отвержденного слоя и пористостью при постоянном значении те««вературы с )екания 1000 Г представлены на фиг.25. В моделях по примеру 2 проницаемость выше, чем в случае использования порошков на основе железа по пр:1меру 1 (см. фиг. 20). Когда модель имеет малые размеры, отвержденный слой стремится к центру и прон))цаемость составляет по крайней мере 20.., 35 Для образца М пористость ЗЗХ. С помощью этих образцов осу)))ествля— ют 1>ормование с продуванием изделий иэ пластика (передний бампер автомобиля). В качестве пластического материала используют поливинилхпорид толщино": 2,5 мм. Давление продувания 33 кг < гч . После сжимания в раме прикладывают абсорбирую))еие усилия 700 ж« рт.ст. Бз >иг. 26 представлены данIi», " ° ! »»! ° !) iI!»! .! ! . ° )!. ° ) » ()()!) Н! И«»!;I )i;.1! (1 t» ()С C! I (»l l! >3;3 РТ !OP() II) < е )3 O 2! . p (11 t г )г <: (° I I I f C 11 ) д (1 4 <1 . . »1 «1 «)OP)! 1:3.!!! It Л «. 3 Л(» I f1 I »«З»i lf C T» ) « «f(. \1! Il о Е, С ЙС if ll! (М (lt t) I Т 1 «Н((Tl! ItC 11,) »1)» 3»н)Т < )(>p f }1!»г»«1 и ) Р » 1» C OOT H( вун)1()ую брлзцу . 1. «I0p)lc TocT) мо;-,2711 35 . Тол)ш«нл 1«здед)<я 1, 3 ж«, 77)«f,a 20 и. О(1рм();1)tl*. -.. Ос;7«еес-.в7яю-. lip!! ««);Р»; " 1-.(IO .,11! Г З) РТ т, 950 С B —.«-5 . 1>») —.;.«я,-)Т,)2,.-.— ))l! l! 1Ез:! 11 <я ст Iol(.71«1) — 50 C. I(o7У(2 IIO» 1)ЗД .. 2 НС ИМЕДО B(-.ДУШН:-.Г . ! io11 lt с мор!1: i)»:. В« . ° ° Io(. д".- 11».п )д ь ) 0- °-! 111 1;11лел« :.- тс.-,е .1)«и 50 р.. з в ней 0 б.)! -1!1 .," »< )iо 1(> )С)!1 ОВ . )ля.>1 o(p21AСО стойкое-..-, .:.. о <111:ле>«ест). и дорис-.ocть (т 5 .—.о I,,;.рli гDA i)iocT )!2 ме<:1 е 13(3 . /(-и- . ф о р >: л и » o б р 2 т 2 н < . «.,о(тлв t!<7я i . з <«ос\1 To<:к (((>Орм ю1а<ая мо)еель, соде: ) клал)1 мет;ллокерамичесКИй МаТЕРИ27,« )-.:"Т»-.плнчЕСКИХ И К2Ражеческих горо))к(в!.... компонентов и связуюше" о !f вып(. .! анна из внутр嫫— 4t Го 1 О T Л li Ч а !<) Щ l Я С Я ТСМ ЧТО» с целью об ес;)ече)«>1--. иронииze>foe Tff модели и пористости от 5 до 60 при ПРОЧНОСТИ «t< <»< 71! iB Сжат«<2 Н2 >!2<122 100 кг/см-, связую);ее со .ер «ит ис.-,а— ряю!»Вееся и расходусмь(е вещества при соотношени)е между мталлическими н керамическими порошковыми компонентами и связуюгеим, равном (?-5) . (2-5): 1, причем наружный рабочий слой выполнен спеченным с окисленной наружной и ов ер хн ос т ью, а в нутр едкий сл ой выПОЛНЕН НЕСПЕЧ2ННЬО«. Таблица! Свя зую((п.(е материалы (3) Зерна керамики (2) Зерна металла (!) Соотношение по Образе весу (1): : (2): (3) .".нам. зе рен, мкм ;!цам. зе- Материалы рен, мкм Материалы Этилсилнкат 3: 3: 1 100 1.00 А Чугун Чистое хе100 100 100 лезо Чугун Составной 100 540 с. 45 С Н <45 100 Примечание. 1. Этилсиликат соответствует растворимому в спирте эолю окиси кремния плотностью 20Х и содеряыщему 80Х летучего вещес ва. В качестве чугуна берут обычный чугун (3,0Х С; 2,53Х S; 0,43Х Ип; 0,09Х Р; 0,05X Se), а зерна получают раэмалыванием в молотковой мельнице. Нержавеющую сталь получают при обработке самовибрацией, причем сечение треугольное. "Д" соответствует коэффициенту конверсии диаметра. Размеры зерен максимальные для всех образцов за исключением Н. У образца Н зерна среднего диаметра. 4. Та бли ца 2 Зерна керамики (2) Соотношение по весу (1): (2): :(3) Свя зующие материалы (3) Материалы,Чиам. зе рен, мкм териалы Днам. seрен, мкм 100 Никель 5 кар бонил Составной муллит Цирком Э тилсили кат 4:4:1 100 Плотность 20Х, летучее вещество Хром 20 Молибден 10 Окись алю- 50 5:5: I миния Окись крем100 2,5:2,5:1 4:4.1 Кол оидная 3, 3: 3, 3: 3 окись кремния, 21Х плотности Марганец 20 Медь !с 150 О Т Образец Зерна металла (1) 4:4:1 2:2: 1 0,9:0,9:1 5,5:5,5: 1 3:3:1 3:3:! 70 5 Г 1 4 ° Ф 71 72 Фиг. 4 2 4 10 15 16 77 78 Фиг. 7 ц Ъ Я ц Ид Ы 1:7 М 1:5 1:4 Отношение куочеипба гЮязрощего < 0><е керамического v кещавтческого порошка Фиа Q 0 05 1 15 2 Z5 3 35 Ф ЙпнОшинве кетляичесжо v кератческог I F)3? I6(ъ 800 б00 400 200 1 2 5 Ф .5 b Врема спюканиа (д @ac) ФйГ, 17 1632366 . Фиг. 0 700 :з ЛОО Ф 100 ,5 1 1,5 4 Фиг. 5 б 1а и Ъ _#_g 7И УЯ 7етграаууп спецзоною, 0 2 Ю 5 Ь r 8 е ю а Врем сикюнш, ос. ВРВИа СПЕКаыа,: час Фиг Г2 Ф с Ф 3 у4 6 з а 1632:3 бб 10и Ê0 11Я 1Z00 1ЛИ 1М0 йтерояура пекания, Е Фиг.25 Ф И Щ " ЛЮ ф ЖЮ © 60 0S00 1И 600 И3 1000 1100 000 Тгнпирааура слекатя, l Фиг. Л 163236Ь 10 г 78 910 бремя спекаицр, аас. ©4 .Л Ялииа, МИ Д ф стиг. 2Г Составитель E.Õðîìóøèíà Редактор О.Спесивых Техред Л.Олийнык Корректор М.Помо Заказ 558 Тирам 502 Подписнре ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Иосква, Ж-35, Рауиская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Умгород, ул. Гагарина, 101
