Способ изготовления армированного керамического изделия
Изобретение относится к способам изготовления керамических изделий с металлической арматурой. Способ включает заливку литьевой формы керамическим шликером на термопластичном связующем или на водной основе. При этом перед заливкой шликера в литьевую форму устанавливают арматуру, предварительно покрытую оболочкой из волокнистого материала, которую выжигают в процессе температурного воздействия на заготовку. Технический результат – получение изделия с арматурой, встроенной в керамический корпус. 2 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к области технологии электротехнических устройств, в частности - к способам изготовления керамических изделий с металлической арматурой, и может найти применение при проектировании и реализации различных устройств, таких как балластные резисторы, маломощные низкотемпературные подогреватели и т.п.
Известен способ [1] изготовления армированного керамического изделия, заключающийся в предварительном изготовлении керамического основания путем либо горячего литья под давлением в размыкаемую форму керамического шликера на основе термопластичного органического связующего, например на основе технического парафина, либо прессованием водного керамического шликера, с последующим обжигом в печи и заделкой цементно-песчаной замазкой металлической арматуры в полость спеченного керамического основания. Известный способ [1] отличается простотой, однако получаемое по нему изделие не обладает достаточной механической прочностью.
Предлагаемый способ отличается тем, что арматуру предварительно покрывают оболочкой из волокнистого материала, при этом оболочку формируют либо из нитевидного, либо из тканого материала, при этом оболочка может пропитываться воском либо парафином.
Сущность предлагаемого способа заключается в том, что металлческую арматуру предварительно покрывают оболочкой из волокнистого материала. В качестве такового могут применяться текстильные материалы как в виде отдельных волокон, нитей, ниток, так и тканей. Для придания оболочке механической прочности, ее фиксации на арматуре, а также с целью придания необходимых геометрических параметров оболочке материал последней может быть пропитан воском либо парафином. При формировании изделия путем горячего литья под давлением оболоченную арматуру устанавливают в литьевую форму, предварительно смазанную поверхностно-активным веществом, например олеиновой кислотой, и осуществляют заливку литьевой формы расплавленным (имеющим температуру порядка 55...90°С) литьевым составом (шликером) на основе парафина. Шликер под давлением 2...6 кг/см вводят в формообразующие полости формы, парафин шликера соприкасается со стенками формы и начинает остывать, при этом шликер принимает форму полости. Литьевую форму охлаждают, шликер застывает во всем объеме и заготовка по остывании немного уменьшается (на 1.2...1.5%) в линейных размерах из-за усадки парафиновой составляющей шликера. Усадка шликера происходит во всем объеме заготовки изделия, при этом на оболочку действуют сжимающие силы, значение и направление которых определяется как геометрическими параметрами арматуры, так и расположением арматуры в теле заготовки изделия. Форму разбирают и вынимают заготовку изделия. После окончательного остывания заготовки производят выжиг органической связки, помещая заготовку в печь с регулируемой температурой в огнеупорных капсулях. Чтобы сохранилась форма заготовки в процессе нагрева и происходил отбор выделяющихся из заготовки органических составляющих капсули засыпают предварительно прокаленными на воздухе либо кварцевым песком, либо тальком, либо смесью иных порошков с керамическим гратом. Выжиг органической связки производят по известной методике, постепенно плавно повышая температуру печи с выдержкой определенное время на заданных значениях температуры (в зависимости от состава шликера и условий предварительной сушки, влажности заготовки и другими известными факторами). Так как температура выжига в итоге достигает 400...800°С, то одновременно идет и процесс выжига волокнистой оболочки металлической арматуры и удаление через имеющиеся в заготовке поры газообразных продуктов выжига оболочки. При подъеме температуры первоначально оболочку начинает покидать воск (парафин) (если при подготовке арматуры проводилось воскование (парафинирование) ее оболочки), затем при последующем повышении температуры происходит обугливание и разрушение материала оболочки. Таким образом вокруг элементов тела арматуры к концу процесса выжига формируется пространство, свободное как от материала оболочки, так и от шликера. Размеры этого пространства определяются в основном геометрическими параметрами оболочки и усадочными свойствами шликера. Параметры оболочки уточняются в процессе проведения пробных обжигов заготовок анализом качества готовых изделий.
При применении водных шликеров формование изделия осуществляют в размыкаемых гипсовых формах с последующей сушкой, глазурованием и обжигом. При этом процессы, связанные с взаимодействием формирующегося керамического материала и оболоченной металлической арматуры, аналогичны.
После выжига органической связки проводят спекание заготовки известным методом - формированием заданного температурного воздействия на заготовку в соответствии с известным техпроцессом для данного состава шликера и получением итогового черепка. В процессе окончательного обжига идет усадка линейных размеров формирующегося керамического изделия. С усадкой заготовки уменьшается и свободное от шликера пространство вокруг арматуры. Однако по завершении обжига полного зажатия арматуры не происходит благодаря обеспечению необходимой первоначальной толщины оболочки. В итоге получают керамическое изделие со встроенной металлической арматурой, например спиралью балластного резистора.
Предлагаемый способ получения армированных керамических изделий позволяет получить изделия, например балластные резисторы, на основе нихромовых либо фехралевых спиралей, встроенных в керамический корпус, который одновременно выполняет и роль теплоотвода. При этом спираль оказывается защищенной как от внешних воздействий, так и от перегрева.
Источники информации:
1. Hикулин Н.В., Корнев В.В. Производство электрокерамических изделий. - М.: Высшая школа, 1976, с.13-15.
1. Способ изготовления керамического изделия путем заливки литьевой формы керамическим шликером на термопластичном связующем или на водной основе, отличающийся тем, что перед заливкой шликера в литьевую форму устанавливают арматуру, предварительно покрытую оболочкой из волокнистого материала, которую выжигают в процессе температурного воздействия на заготовку.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что оболочку формируют либо из нитевидного, либо из тканого материала.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что оболочку пропитывают воском либо парафином.
