Способ термообработки заготовок из стеклокерамического материала

Изобретение относится к производству изделий из стеклокерамики литийалюмосиликатного состава и может быть использовано в керамической и авиационной промышленности, в частности для изготовления крупногабаритных, сложнопрофильных керамических изделий типа носовых диэлектрических конусов летательных аппаратов. Задачей настоящего изобретения является сокращение длительности термообработки заготовок из стеклокерамического материала в высокотемпературных печах обжига. Способ термообработки заготовок из стеклокерамического материала включает следующие основные операции: сушка заготовки при температуре 120-250°С с выдержкой в течение 1-2 часов; ступенчатый обжиг заготовки сначала при температуре зародышеобразования 630-670°С, с выдержкой на этой температуре 5 часов, а затем при верхней температуре кристаллизации и спекания 1230-1250°С, с выдержкой при этой температуре 4-7 часов, после чего осуществляют охлаждение печи до температуры 250-300°С. Сушка и обжиг при температуре зародышеобразования проводится в низкотемпературных печах, после чего осуществляют охлаждение заготовки в пределах температур от комнатной до 250°С, а затем проводят окончательный обжиг при верхней температуре кристаллизации и спекания. Применение предложенного способа позволяет сократить продолжительность термообработки крупногабаритных, сложнопрофильных керамических изделий в высокотемпературных печах обжига и расход электроэнергии, затраченной на термообработку одной заготовки, на 15%, при этом качество данных изделий остается на том же высоком уровне. 1 табл.

 

Изобретение относится к производству изделий из стеклокерамики литийалюмосиликатного состава и может быть использовано в керамической и авиационной промышленности, в частности для изготовления крупногабаритных, сложнопрофильных керамических изделий типа носовых диэлектрических конусов летательных аппаратов.

Известен способ термообработки стеклокерамики (Макмиллан П.У. Стеклокерамика. - М.: Мир, 1967. - 263 с.), включающий последовательную термообработку заготовок сначала при температуре зародышеобразования, а затем при верхней температуре кристаллизации.

К недостаткам этого метода следует отнести то, что он рассчитан только на термообработку монолитных аморфных заготовок, отформованных из стекла по стекольной технологии. При термообработке же заготовок, отформованных по керамической технологии из водных шликеров, приготовленных на основе аморфного стекла, встает задача спекания отдельных тонкоизмельченных частиц, из которых состоит отформованная заготовка.

Наиболее близким техническим решением является способ термообработки заготовок из стеклокерамического материала литийалюмосиликатного состава (Суздальцев Е.И. Синтез высокотермостойких радиопрозрачных стеклокристаллических материалов и разработка технологии изготовления на их основе обтекателей летательных аппаратов. Диссертация на соискание ученой степени д.т.н., Москва, РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2002, 430 с.), включающий следующие основные операции: сушка заготовки при температуре 120-250°С с выдержкой в течение 1-2 часов; ступенчатый обжиг заготовки сначала при температуре зародышеобразования 630-670°С, с выдержкой на этой температуре 5 часов, а затем при верхней температуре кристаллизации и спекания 1230-1250°С, с выдержкой при этой температуре 4-7 часов, после чего осуществляют охлаждение печи до температуры 250-300°С.

К недостаткам этого способа относится длительность процесса термообработки заготовок, полученных по керамической технологии. В результате чего при серийном производстве стеклокерамических изделий возникает необходимость увеличения парка технологического оборудования, а именно высокотемпературных печей обжига.

Задачей настоящего изобретения является сокращение длительности термообработки заготовок из стеклокерамического материала в высокотемпературных печах обжига.

Поставленная задача достигается тем, что предложен способ термообработки заготовок из стеклокерамического материала, включающий следующие основные операции: сушка заготовки при температуре 120-250°С с выдержкой в течение 1-2 часов; ступенчатый обжиг заготовки сначала при температуре зародышеобразования 630-670°С, с выдержкой на этой температуре 5 часов , а затем при верхней температуре кристаллизации и спекания 1230-1250°С, с выдержкой при этой температуре 4-7 часов, после чего осуществляют охлаждение печи до температуры 250-300°С, причем сушку и обжиг при температуре зародышеобразования проводят в низкотемпературных печах, после чего осуществляют охлаждение заготовки в пределах температур от комнатной до 250°С, а затем проводят окончательный обжиг при верхней температуре кристаллизации и спекания.

Авторами экспериментально установлено, что введение дополнительной операции охлаждения в пределах температур от комнатной до 250°С, после обжига на температуре зародышеобразования, позволяет использовать для сушки заготовок и обжига на температуре зародышеобразования любой низкотемпературной печи с рабочей температурой не ниже температуры зародышеобразования (например, туннельная печь с рабочей температурой до 700°С). В результате значительно сокращается длительность термообработки заготовок в высокотемпературных печах обжига, что особенно важно при серийном производстве данных изделий. Кроме того, установлено, что в зависимости от объема низкотемпературной печи в ней возможен обжиг сразу нескольких заготовок, что при серийном производстве приводит к существенной экономии энерго- и трудозатрат.

Также экспериментально установлено, что охлаждение в пределах температур от комнатной до 250°С после обжига на температуре зародышеобразования не оказывает какого-либо отрицательного воздействия на уровень физико-технических свойств получаемых изделий.

Реализация предложенного способа представлена в примере.

Пример 1.

Из литийалюмосиликатного стекла способом мокрого измельчения получили шликер, из которого методом шликерного литья из водных суспензий в пористые гипсовые формы отформовали заготовку крупногабаритного, сложнопрофильного изделия, типа носового диэлектрического конуса летательных аппаратов.

Отформованную заготовку загрузили в высокотемпературную печь и подвергли термообработке по режиму, предложенному в прототипе, а именно сушка оболочки при температуре 200°С, в течение 2 часов, ступенчатый обжиг заготовки сначала при температуре 650°С, с выдержкой на этой температуре 5 часов, а затем при температуре 1250°С, с выдержкой при этой температуре 6 часов, после чего печь охлаждалась до температуры 250°С.

Длительность термообработки в высокотемпературной печи составила 64 часа, а расход электроэнергии - 1970 кВт.

Из технологического припуска заготовки изготавливались образцы и определялись основные физико-технические свойства, которые представлены в таблице.

Пример 2.

Аналогично примеру 1 была получена заготовка крупногабаритного, сложнопрофильного изделия, типа носового диэлектрического конуса летательных аппаратов, которая была термообработана по предложенному решению.

Отформованную заготовку сначала загрузили в низкотемпературную туннельную печь (с рабочей температурой до 700°С), после чего провели сушку при температуре 200°С, в течение 2 часов, затем обожгли при температуре 650°С, с выдержкой на этой температуре 5 часов и охладили печь до температуры 250°С.

Затем термообработанную, таким образом, заготовку загрузили в высокотемпературную печь и обожгли при температуре 1250°С, с выдержкой на данной температуре 6 часов, затем следовало охлаждение до температуры 250°С.

Длительность термообработки в высокотемпературной печи составила 55 часов. Расход электроэнергии при термообработке в низкотемпературной печи (способной за раз термообработать десять заготовок) составил 560 кВт, или 56 кВт на одну заготовку, а при окончательной термообработке в высокотемпературной печи - 1616 кВт. Таким образом, общее количество электроэнергии, потраченной на термообработку одной заготовки, составляет 1672 кВт.

Из технологического припуска заготовки изготавливались образцы и определялись основные физико-технические свойства, которые представлены в таблице.

Анализируя данные, представленные в таблице можно прийти к выводу о том, что применение предложенного способа позволяет сократить продолжительность термообработки крупногабаритных, сложнопрофильных керамических изделий в высокотемпературных печах обжига и расход электроэнергии, затраченной на термообработку одной заготовки на 15%, при этом качество данных изделий остается на том же высоком уровне.

Источники информации

1. Макмиллан П.У. Стеклокерамика. - М.: Мир, 1967. - 263 с.

2. Суздальцев Е.И. Синтез высокотермостойких радиопрозрачных стеклокристаллических материалов и разработка технологии изготовления на их основе обтекателей летательных аппаратов. Диссертация на соискание ученой степени д.т.н., Москва, РХТУ, 2002 г.

Таблица
Режим обжигаПродолжительность режима термообработки в высокотемпературной печи, часПлотность, г/см3Диэлектр. прониц.Прочность при изгибе, МПаРасход электроэнергии, кВт
1По прототипу642,507,091151970
2По предложенному решению552,497,031201672

Способ термообработки заготовок из стеклокерамического материала, включающий сушку заготовки при температуре 120-250°С с выдержкой в течение 1-2 ч и обжиг при температуре зародышеобразования 630-670°С, с выдержкой 5 ч в низкотемпературных печах, охлаждение заготовки в пределах температур от комнатной до 250°С, окончательный обжиг при верхней температуре кристаллизации и спекания 1230-1250°С с выдержкой 4-7 ч в высокотемпературных печах, после чего осуществляют охлаждение печи до температуры 250-300°С.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии металлизации поверхности изделий из пьезокерамики и может найти применение в радиотехнике и приборостроении. .
Изобретение относится к технологии огнеупорных материалов, более конкретно к производству карбонированных огнеупоров, используемых в футеровках металлургических агрегатов.

Изобретение относится к способу удаления органического связующего из сырой керамической формы путем окисления органического связующего. .

Изобретение относится к области производства формованных керамических материалов, которые могут быть использованы при добыче жидких и газообразных текучих сред из буровых скважин в качестве расклинивающего агента.

Изобретение относится к изготовлению огнеупорных изделий. .
Изобретение относится к области технической керамики и огнеупоров и может быть использовано для изготовления изделий, применяемых в электротехнике, машиностроении, химической и металлургической отраслях промышленности.

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, в частности к способу получения изделий, применяемых в металлургии при разливке металлов, где предъявляются требования к характеристикам твердости и жаростойкости или относительной химической инертности.

Изобретение относится к области керамических медицинских материалов и может быть использовано при изготовлении искусственных костей и заполнителя костных дефектов в челюстно-лицевой хирургии.

Изобретение относится к электродной промышленности, в частности к технологии получения углеродных изделий высокой плотности. .

Изобретение относится к области получения огнеупорных порошков из высококарбонатных сырьевых материалов. .

Изобретение относится к производству изделий радиотехнического назначения из стеклокристаллического материала, полученных по керамической технологии, и может быть использовано в керамической и авиационной промышленности.

Изобретение относится к производству радиопрозрачных крупногабаритных изделий сложной формы из стеклокерамики литийалюмосиликатного состава и может быть использовано в керамической и авиационной промышленности, в частности для изготовления антенных обтекателей.

Изобретение относится к керамической промышленности и может быть использовано при изготовлении стеклокерамических изделий типа антенных обтекателей, валов стеклоформующих машин и других изделий методом шликерного литья в пористые формы.

Изобретение относится к производству радиопрозрачных крупногабаритных изделий сложной формы из ситалла по керамической технологии и может быть использовано в керамической и авиационной промышленности, в частности, для изготовления антенных обтекателей.

Изобретение относится к стеклокерамическим материалам, обладающим высокими прочностными характеристиками. .

Изобретение относится к стеклокерамике, в частности к литиевоалюмосиликатной стеклокерамике с низким коэффициентом термического расширения (КТР), используемой в качестве конструкционного материала в приборостроении, электротехнической, химической, радиотехнической и др.

Изобретение относится к составам стекол, на основе которых могут быть получены методами прессования и проката прозрачные цветные стеклокристаллические материалы, используемые для изготовления широкого ассортимента изделий для электротехнической, химической, радиотехнической отраслей промышленности, а также для лазерной СВЧ-, микроволновой техники и для производства товаров народного потребления.
Изобретение относится к производству изделий радиотехнического назначения из стеклокристаллических материалов -сподуменового состава, получаемых по керамической технологии
Наверх