Смесь для изготовления литейных керамических стержней

 

Се4еа Соеетсккк

Социалистических

Реслублкк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОИ:КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ti)869932 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.11.79 (21) 2839860/22 — 02 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51)М. Кл.

В 22 С 1/18

Веу,мретеонвй кекитет

СССР ав даяак изебретеиий и открытий

Опубликовано 07.10.81. Бюллетень Эй 37

Дата опубликования описания 07.10.81 (53} УДК 621.742.4;

:621.74.045 (088.8) (72) Авторы изобретения,ii. -,„л. < p ;7%+/

В. А. Шевченко, В. М. Симановский, М. И. Носалевнч, H. П. Зяткевич, Г. В. Ефимов и H. Г. Чалашонок

4 (71) Заявитель

Институт проблем литья АН Украинской ССР (54) СМЕСЬ ЗЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ

СТЕРЖНЕИ

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для получения керамических стержней, используемых при изготовлении тонкостенных отливок с толщиной стенок 0,1 — 0,2 мм из сплавов на основе никеля, в частности для лопаток из жаропрочных и жаростойких сплавов газотурбинных лопаток.

Известен состав для литейных керамических стержней иа основе алюмосиликатных огнеупорных

1О наполнителей (1), содержащий электрокорунд, маршалит, карбид кремния, полиорганоалюмосилоксановую смолу, спиртовой раствор хлористого кальция, пластификатор. Стержни, изготовленные из смеси такого состава, требуют высокую температуру обжига (1350 С), а ввиду малой пористости смеси не противодействуют охлаждающемуся металлу отливки, вызывая трещины.

Известна также смесь для изготовления литейных керамических стержней, содержащая маршалит, электрокорунд, легкоплавкий пластификатор на основе парафина с полиэтиленом и порошок железа (2).

Зг

Стержни из такой смеси склонны к деформации при контакте с залитым металлом в керамическую форму в связи с их недостаточной прочностью.

Наиболее близкой по техническому существу и достигаемому результату является смесь для изготовления литейных керамических стержней, содержащая огнеупорный наполнитель на основе окислов алюминия и кремния (глинозем и пылевидный кварц), легкоплавкий пластификатор на основе парафина, с полиэтиленом (ПП вЂ” 15) и карбид кремния (3).

Готовые стержни имеют следующие свойства при 20 С: прочность при изгибе до

280 кг/см, прочность на сжатие до 220 кг/ем .

Недостатком данной стержневой смеси является ее малая прочйость. Процесс спекания происходит за счет вьщеляющейся молекулы

$ 0 при окислении карбида кремния. Окисление карбида кремния проходит при температуре выше 1000 С, поэтому при температуре

1180 С спекание протекает не полностью, прочность не высока.

869932

Йепъю изобретения является повышение прочивсти стержней и их геометрической точности.

Эта цель достигается тем, что смесь, включающая огнеупорный наполнитель на основе окислов алюминия и кремния, легкоплавкий пластификатор на основе парафина с полиэтиленом, дополнительно содержит бишофит, предварительно прокаленный при 300 С, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Легкоплавкий пластификатор на основе парафина с полиэтиленом 17,0-21,0

Бишофит, прокаленный при 290 †3 С

Огнеупорный наполнитель . на основе окислов алюминия и кремния Остальное

0,1- 1,5

Выбор вида огнеупорного наполнителя зависит от конкретных стержней и условий их работы.

Бишофит имеет при комнатной температуре ,формулу МдС1э ° 6Н,О.

При нагревании до 285 С бишофит теряет ,пять молекул воды и приобретает вид

МдС1 Н О . мас.Я

Ингредиенты

No 1 3 N 4 11о

Огнеупорный наполнитель

82,9

80,9

l,5

0,1

1,0

2,0

20

20

Карбид кремния

0,25 аблица 2 есей

Фи

Я 4N 5 кгс/ем

302

340

365

270 280

Прочность при сжатии, кгс/см

360

° 408

440

240

220

Линейное расширение при 1000 C,%

0,9-1,0

0,9-1,0

Бишофит, прокаленный при

285-300 С

Легкоплавкий пластификатор на основе парафина с полиэтиленом (ПП вЂ” 15) 4

При дальнейшем нагревании идет реакция

MgC1> H,Î . Mg0HC1+HCff

Процесс снекания керамических стержней происходит эа счет "активной" молекулы

MgO, которая образуется нри разложении

МдОНС1 (хлорид гидроксомагния) при температуре выше 500 C. MgO вступает во взаимодействие с наполнителем на основе S10 и

А1 0э с образованием форстерита MgS104

1р и алюмомагнезиальный шпинели MgA1>04.

Этим и обусловлено повышение прочности стержней. Можно предполагать образование тройных эвтектик..

Было приготовлено пять стержневых керамических составов с содержанием легкоплавко° го пластификатора на основе парафина с полиэтиленом (ПП вЂ” 15) — 17 — 21 мас.% огнеупорного наполнителя (смеси пылевидного кварца и элсктрокорунда в соотношении 1:4 соответственно), отличавшихся друг от друга содержанием бншофита, равным в каждой смеси, мас.%: 0,1; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0.

Спекание образцов керамических смесей проводили в засыпке с постепенным набором температур и выдержкой при 1250 С в течение 3 ч.

Изобретение поясняется составами и свойствами смесей, которые даны в табл. 1 и 2.

Табл ица l

78,5 78,8 79,85

О,9-i,î 0,9 -1,0 0,9-i,î

0,1-1,5

Составитель И. Куницкая

Техред А. Бабинец

Редактор Н. Морозова

Корректор С. Щомак

Заказ 8717/16 Тираж 872

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 86993

Как видно из табл. 2, величины прочностных характеристик керамической смеси по изобретению выше тех же характеристик у известной .смеси 13), Оптимальная добавка би1 офита находится в пределах 0,1 — 1,5 мас;%. При увеличении добавки более 1,5 мас.% происходит снижение прочности образцов смеси. Это объясняется объемными расширениями, происходящими при образовании MgO из бишофита, которые при большом количестве добавок бишофита приводят к образованию микротрещин н снижают прочностные характеристики.

Введение бишофита менее 0,1 мас.% недостаточно для образования пйинели М А1 04 в

15 количестве, которое эффективно влияет на увеличение прочности керамики.

Стержни удлиняются в 30 — 35%-ном водном растворе едкого патра, имеющем 130 — 150 С, в течение суток.

Технология изготовления стержней предло20 женного состава не меняется по сравнению с используемой для известного состава.

Реализация изобретения дает возможность повысить прочность стержней на 15 — 25% и уменыцить количество блока на 25 — 30 o.

Формула изобретения

Смесь для изготовления литейных керами- . ческих стержней, используемых преимущественно г 6 в тонкостенных отливках с толщиной стенок

0,3 — 2 мм. нэ сплавов íà иикслевой основе, включающая огнеупорный наполннтель на основе окислов кремния и алюминия, легкоплавкий пластификатор на основе парафина с полиэтиленом, отличающаяся тем, что, с целью II0BblllloHIBK прочности стержней и повыше-, нчя их геометрической точности, смесь дополнительно содержит бишофит, прокаленный при температуре 290 — 300 С, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Легкоплавкий пластификатор на основе парафина с полиэтиленом 17,0-21,0

Бишофит, прокаленный при температуре 290-300 С

Огнеупорный наполнитель иа основе окислов кремния и алюминия Остальное

Источники информации, принятые вр внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Ю 474386, кл. В 22 С 1/22, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР Н 624693, кл. В 22 С 1/02, 1977, 3. Авторское свидетельство СССР М 435048, кл. В 22 С 9/04, 1971.