Суспензия для изготовления литейных керамических форм по выплавляемым моделям

 

Союз Соввтских

Соцкаянстическнх

Ресвубякк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕk ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

««908469 (бт } Дополнительное х авт. свид-ву— (22}Заявлено 20.06.80 (21} 2941946/22-02 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 28. 02. 82. Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 28. 02. 82 (51 } М. Кл.

В 22 С 1/06

Гоеударетеснный квинтет

II0 денни нзабеетеннй н открытий (53) УДК 621. 742. .4:621.74. .045(088.8) (72) Авторы изобретения

I

t (71) Заявитель (54) СУСПЕНЗИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ

КЕРАМИЧЕСКИХ ФОРМ ПО ВЕПЛАВЛЯЕМЬ!М

МОДЕ ЛЯМ

Изобретение относится к литейному производству, в частности к изготовлению высокоогнеупорных керамических .форм по выплавляемым моделям для литья жаропрочных и эвтектических сплавов.

Для изготовления изделий из жаропрочных никелевых сплавов типа ЖС-6К широко применяются оболочковые формы, изготовляемые методом многократного послоиного погружения модельных бло10 ков в суспензию, состоящую из электрокорунда и гидролизованного этилсиликата с присыпкой каждого слоя суспензии электрокорундом соответ15 ствующеи зернистости и сушкой каждого слоя (1).

Для новых жаропрочных и эвтектических сплавов на никелевой основе с повышенным содержанием углерода и более высокой температурой плавления металла (1700-1750 С) к материалу формы предъявляются повышенные требования в отношении способности выдерживать длительный контакт о с расплавленным металлом при 1750 С в течение 10-20 ч без изменения химического состава сплава и геометрии отливаемых деталей.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является суспензия для получения керамических форм по выплавляемым моделям, содержащая, вес.4:

Электрокорунд или муллит, или бакор, или шпинель 75-80

Гидролизованньй раствор этилсиликата 10-15

Двуокись титана 5-8

Каждый слой формы, изготовленный из такой суспензии, подвергают воздушно-аммиачной сушке (2).

Однако такая форма не пригодна для получения литья из новых жаропрочных и эвтектических сплавов на никеЛевой основе, так как двуокись

И.М. Демонис, П.Ф. Карпович, Л.П. Иванова, Н.A. Дабижа и Г. А. Калмык ) 90846

35 кремния этилсиликатного связующего, образующаяся в процессе прокаливания форм, взаимодействует с углеродом сплава при температурах более

1550 С и длительном контакте, препятствуя образованию монокристаллических карбидов, в результате сплав ухудшает свои свойства. Кроме этого, получение отливок с заданной чистотой поверхности (д5-Ь6) без припус" )g ка на механическую обработку практически невозможно из-за образования значительной зоны взаимодействия на границе металл-керамика.

Цель изобретения — снижение взаимодействия материала формы на границе металл-форма.

Указанная цель достигается тем, что суспензия, включающая электрокорунд, гидролизованный раствор этилсиликата, дополнительно содержит молотую корундовую керамику фракции

1-6 мкм и удельной поверхностью

4000-6000 см /г при следующем соотношении ингредиентов, мас.3:

Гидролизованный раствор этилсиликата 20-25

Молотая корундовая керамика упомянутой фракции и удельной поверхности 100-2 О

Электрокорунд Остальное

Корундовая керамика имеет следующий состав, масс.4

Окись алюминия 94-97

Окись кремния 1-2

Борный ангидрид 1-2

Окись кальция 1-2

Входящая в суспензию молотая корундовая керамика или спек на стадии

40 спекания форм взаимодействует с двуокисью кремния этилсиликатного связующего с образованием высокотемпературных соединений муллита и кальциевого анортита. Стеклообразующие составляющие спека S10>, В О, СаО

45 способствуют спеканию зерен электрокорунда керамической формы, тем самым повышая ее механическую прочность.

При увеличении размера зерна спека свыше 6 мкм (удельная поверхность

50 менее 4000 см2/г) уменьшается активность частиц к спеканию, слои формы получаются пористыми, меньшее количество двуокиси кремния связывается в муллит и кальциевый анортит. При уменьшении размера зерна менее 1 мкм

2 (удельная поверхность выше 6000 см /г) резко увеличивается количество связу9 ф ющего в суспензии. С увеличением количества этилсиликатного связующего возрастает количество свободной двуокиси кремния в прокаленной форме и спека не хватает, чтобы всю двуокись кремния связать в высокотемпературные соединения, а увеличение количества спека приводит к снижению термостойкости формы.

В табл. 1 приведены примеры исполнения форм из предлагаемых составов суспензий.

Формы из указанных в табл. 1 суспензий изготавливают следующим образом.

В отдельной емкости готовят суспензию из электрокорунда Г 5, М40, гидролизованного раствора этилсиликата 40 и спека (обоженного при

l)50-1450 С) с размером зерна 1-6 мкм и удельной поверхностью 4000-6000 см /г

2. имеющего следующий состав, мас.Ф:

Окись алюминия 94-97

Окись кремния 1-2

Борный ангидрид 1-2

Окись кальция 1-2

Затем по общепринятой технологии . получения литья по выплавляемым моделям изготовляют форму.

В процессе обжига и нагрева их до 1/50 С перед заливкой металлом двуокись кремния этилсиликатного связующего взаимодействует с молотой корундовой керамикой (спекой) с образованием муллита и кальциевого анортита, которые инертны к элементам, в частности к углероду, жаропрочных и эвтектических сплавов на о никелевой основе при 1750 С.

Результаты исследования образцов, изготовленных из известной и предлагаемой суспензий, приведены в табл.2.

Образцы, изготовленные из суспензий по табл. 1, отличаются низким содержанием свободной двуокиси кремния, наличием в Фазовом составе инертных муллита и кальциевого анортита при сохранении открытой пористости для обеспечения газопроницаемости форм.

Увеличение содержания спека в сус" пензии свыше 20 мас. i приводит к увеличению усадки формы. Уменьшение содержания спека ниже 10 мас.3 приводит к сохранению части свободной двуокиси кремния в форме и снижению ее огнеупорности.

5 908469 6

Изготовляют пальчиковые Формы, без.припуска на механическую обрав которых отливают паспортные образ- ботку. цы из никелевого сплава с повышенным Реализация изобретения позволяет содержанием углерода. Иеталлографи- получать отливки из жаропрочных и эвческие исследования поверхности этих тектических сплавов на никелевой ос" отливок показывают, что формы, изго- нове без припуска на механическую обтовленные из суспензии предлагаемого работку, поскольку значительно снижесостава, обеспечивают получение от- на зона (50 мкм) взаимодействия мателивок с направленной кристаллизацией риала формы на границе металл-Фори необходимой чистотой поверхности о ма (табл. 2).

Т а б л и ц а 1

Составы суспензий, мас-.Ж! (2 ) 3

Ингредиенты

Электрокорунд

55 65 65

25 20

Этилсиликат

Иолотая корундовая керамика (спек) 15 10

Таблица 2

Керамические Формы, изготовленные из

Свойства суспензии с добавкой спека известных суспензий

Наличие свободной

Si0<, 3

0,3

Фазовый состав керами(.-А1 0 ° ЗА 1 0 2S i О

СзО-2S10 А1 0 ки

30,5

28,0

Открытая пористость, Ж

Время контакта с никели-вым сплавом, ч

15

Температура сплава, С о

Структура сплава

1750

1750

Направленная

Направленная

Ширина зоны взаимодействия, мкм

200-300 щая электрокорунд и гидролизованный этилсиликат, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью снижения взаимодействия материала формы на границе металл-форма, она дополнительно содержит молотую корундовую керамику фракции 1-6 мкм и удельной поФормула изобретения

1. Суспензия для изготовления литейных керамических форм по выплавляемым моделям для производства отливок из жаропрочных и эвтектических сплавов на никелевой основе, включаю94-97

1-2

1-2

1-2

908469 8 верхностью 4000-6000 см /г прй сле- Окись алюминия дующем соотношении ингредиентов, Окись кремния мас.3:

Гидролизованный раствор Окись кальция этилсиликата 20-25 5

Молотая корундовая ке- Источн к сточники информации, рамика упомянутой фрак- принятые во внимание при экспертизе ции и удельной повеохности 10-20 1. Литье по выплавляемым модеЭлектрокорунд Остальное 10 лям. Под ред. Я.И. Икленника, В.A.ÎçåСуспензия по и. 1, о т л и — рова. M., "Машиностроение, 1971, ч а ю щ а я с я тем, что корундовая с. 189 197 керамика имеет следующий состав, 2. Авторское свидетельство ССьР мас 3: 605668, кл. В 22 C,9/04, 1979.

Составитель Г. Зарецкая

«Редактор С. Тараненко Техреду М. Рейвес Корректор В ° сутяга

Заказ 695/11 Тираж 85.3 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11)ОЯ Москва Ж-Я Раушская наб „ g. 4/$

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