CS226052B1 - Způsob výroby tvarově složitých předmětů z práškového taveného křemene keramickou technologií - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu výroby tvarově složitých předmětů z práškového taveného křemene keramickou technologií, určených pro použití ve slévárenství oceli jako žárovzdorné licí pomůcky, zejména při nepřetržitém lití. Jde o výlevky, ponorné výlevky, zátky a uzávěry složitého tvaru, o kusové hmotnosti 1 až 5 kg, které jsou při použití vystaveny, bez možnosti předehřátí, náhlým teplotním nárazům z 20 °C na 1550 °C, přičemž jsou vystaveny i erozivním účinkům protékající ocelové taveniny a strusek. Těmto vlivům může odolávat jen materiál s velmi nízkým součinitelem teplotní roztažnosti, blížícím se svou hodnotou teplotní roztažnosti křemenného skla, pevnost v tlaku musí být vyšší jak 30 MPa a zdánlivá pórovitost nesmí být větší jak 15 %.

Tyto licí pomůcky se v ČSSR nevyrábějí a musejí být dováženy z NSR. Tam, i jinde ve světě se zhotovují odléváním licí břečky do sádrových forem. Základní látkou licí břečky je tavený křemen, korund nebo kordierit, chemické pojivo a některá povrchově aktivní látka. Tavený křemen, který co do teplotní roztažnosti je vhodnou surovinou, je látkou neplastickou, a nemá proto suspenze ani po přidání chemického pojivá a ostatních přísad vlastnosti, jaké tato technologie vyžaduje. Výrobky bývají proto nepřesné, mnohdy zrnitostně odmísené a tudíž s nehomogenní strukturou i pórovitostí a jsou proto náchylné k popraskání. Tyto potíže se zpravidla řeší vakuováním licí břečky a litím za vibrací. Sádrové formy mají omezenou životnost, což výrobu komplikuje a prodražuje. V ČSSR se tyto licí pomůcky zkoušely vyrábět ručním pěchováním směsi prášku křemenného skla a chemické vazby do ocelových forem. Výrobky však praskaly a tuto vadu neodstranilo ani zesílení stěn výlevek.

Progresivní metodou, užívanou v zahraničí, je vytváření těchto žárovzdomých licích pomůcek izostatickým lisováním základní práškové látky. Je to postup založený na investičně i provozně nákladném zařízení, náročném i energeticky.

Tyto nedostatky odstraňuje vynález, který současně zdokonaluje výrobu. Technické řešení vynálezu vzešlo z výroby drobných keramických součástek o kusové hmotnosti několika desítek gramů, vyráběných pro elektrotechnické účely, zpravidla na bázi oxidu hlinitého, steatitu anebo kordieritu, metodou vstřikovaného, termoplastického lití. Zde nepředstavuje odstranění parafínového pojivá z hmoty odlitku, vzhledem k celkové malé hmotnosti výrobku, a tudíž i nepatrného množství termoplastického pojivá, žádný problém. Dosud nevyřešeným problémem však bylo odstranění termoplastického pojivá ze syrových odlitků o hmotnosti 1 až 5 kg. Zde bylo běžné zahřátí syrového odlitku na teplotu termického rozkladu pojivá, před vlastním výpalem, provázeno tvorbou trhlinek, deformací polotovaru a nakonec i jeho roztečením, čemuž nezabránilo ani použití práškového zásypu minerálních látek, v němž se odstraňování pojivá uskutečňovalo.

Autoři vynálezu vyřešili problém odstranění termoplastického pojivá využitím poznatků z mechaniky těles, podle nichž se při zahřívání pevné látky zvyšuje jejich molekulová energie natolik, že se molekuly rozkmitají a při dále stoupající teplotě se uvolňují, když svou energií překonaly mezimolekulární přitažlivé síly, až se při dalším vzestupu teploty povrchové molekuly, v daném případě pojivá, zcela vymaní z přitažlivosti ostatních molekul a unikají do prostoru, zatímco molekuly uvnitř hmoty zůstávají ještě na svém místě a drží, například syrový odlitek, pohromadě. K tomu stačí, aby ve hmotě zůstala asi jen jedna třetina pojivové látky, která se odstraní až v druhé fázi tepelného zpracování, tj. při výpalu.

Podstatou technického řešení dle vynálezu je způsob, podle něhož se použité termoplastické pojivo odstraňuje ze syrového odlitku difúzí do práškového minerálu pomocí stupňovitě řízeného zahřívání z 20 °C na 250 °C v intervalu 30 až 40 h s výdržemi 1, 4, 3, 4, 3, 3 hodin na teplotách °C = = 90, 120, 150, 180, 210 a 240, a dále pomocí výpalu lineárním zahříváním z teploty 250 °C na 1050 °C až 1300 °C s výdrží 1 až 4 h na maximální teplotě 1050 až 1300 °C, s následným ochlazením, trvajícím 50 až 60 h. Dalším význakem technického řešení je použití jako termoplastického pojivá některé pevné alifatické, alkánové sloučeniny uhlovodíků, vybrané z homologické řady Ci₆H₃₆ až C₃₀H₆₂, anebo některého druhu vosku, vybraného z řady esterů vyšších karboxylových kyselin a vyšších alkoholů, s bodem tání nad 50 -°C v množství 13 až 21 hmotn. dílů, vztaženo k hmotnosti základní křemenné látky, a v obou případech ve směsi s 1 až 2 hmotn. díly vyšších mastných kyselin, například kyseliny olejové, stearové anebo palmitové. Podstatou vynálezu je posléze druh použitého minerálního zásypu, v němž se uskutečňuje odstraňování termoplastického pojivá včetně výpalu s odstraněním posledního zbytku pojivá. Vedle oxidu hlinitého to může být i oxid zirkoničitý, pálený lupek, šamotová moučka, mastek nebo úlety, přičemž měrný povrch částeček minerálního zásypu má být větší, než byl měrný povrch základní křemenné látky.

Provedení vynálezu je objasněno na třech příkladech.

Příklad 1

100 hmotnostních dílů jemně utřeného, taveného křemene, o zrnitosti 0,05 až 0,3 mm, se smísí s 13 až 21 hmotnost, díly roztaveného parafínu. Do směsi se přidají 1 až 2 hmotn. díly kyseliny olejové nebo stearové, anebo palmitové a směs se ještě za horka zhomogenizuje míšením. Z této směsi se za horka vytvářejí odlitky výrobků horkým tlakovým litím do kovových, rozebíratelných forem, za tlaku 0,2 až 0,8 MPa. Odlitek se ve formě ponechá vychladnout, načež se z formy vyjme. Vyjmutý syrový odlitek se vloží do keramického pouzdra a zasype minerálním práškem, například oxidu hlinitého. Měrný povrch použitého zásypového materiálu musí být přitom větší než byl měrný povrch základní křemenné látky. Pouzdro se zasypaným syrovým odlitkem se poté stupňovitě zahřívá z 20 °C na 250 °C, s výdržemi 1, 4, 3, 4, 3, 3 hodin na teplotách °C = 90, 120, 150, 180, 210 a 240 v celkovém časovém cyklu 30 až 40 h, a dále se vypaluje lineárním vzestupem teploty zahřívání z 250 °C na 1050 °Caž 1300 °C,s výdrží 1 až 4 h na maximální teplotě. Vypálení odlitek se nechá v pouzdru vychladnout pozvolným chlazením trvajícím 50 až 60 h a je připraven k použití.

Příklad 2

100 hmotn. dílů mletého taveného křemene o zrnitosti 0,05 až 0,3 mm se smísí s 13 až 21 díly roztaveného včelího vosku, nebo se stejným hmotnostním podílem kamaubového, nebo třetinového vosku, nebo montánového vosku a do směsi se přidají 1 až 2 hmotn. díly kyseliny olejové nebo stearové, ěi palmitové. Směs se za horka zhomogenizuje, načež se dále zpracovává postupem popsaným v příkladu 1, včetně tepelného zpracování a vychladnutí.

Příklad 3

Směs 80 hmotn. dílů mletého taveného křemene o zrnitosti 0,05 až 0,3 mm, a 20 hmotn. dílů mletého taveného křemene o zrnitosti pod 0,05 mm se smísí s 13 až 21 hmotn. díly roztaveného rafinovaného parafínu, nebo některého z vosků vyjmenovaných v příkladu 2 a s 1 až 2 hmotn. díly kyseliny olejové nebo stearové, či palmitové. Směs se za horka zhomogenizuje, načež se dále zpracovává postupem popsaným v příkladu 1, včetně tepelného zpracování.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT

   1. Způsob výroby tvarově složitých předmětů z práškového taveného křemene keramickou technologií horkého tlakového lití za použití termoplastického pojivá, vyznačený tím, že použité termoplastické pojivo se ze syťového odlitku odVYNÁLEZU straňuje difúzí do práškového minerálního zásypu pomocí stupňovitě řízeného zahřívání z 20 °C na 250 °C v intervalu 30 až 40 h s výdržemi 1,4, 3,4, 3, 3 h na teplotách °C 90,120,150,180,210 a 240, a dále pomocí výpalu při lineárním zahřívání z teploty 250 °C na 1050 °C až 1300 °C s výdrží 1 až 4 h na maximální teplotě, s následným pozvolným ochlazením, trvajícím 50 až 60 h.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že termoplastické pojivo je tvořeno 13 až 21 hmotn. * díly některé pevné alkánové sloučeniny uhlovodíku, vybrané z vyšších členů homologické řady c. C₁₇H₃₆ až C₃₀H₆₂ s bodem tání nad 50 °C, anebo stejným množstvím vosků, vybraných z řady esterů vyšších karboxylových kyselin a vyšších alkoholů, s bodem tání nad 50 °C, v obou případech ve směsi s 1 až 2 hmotn. díly některé z vyšších mastných kyselin například kyseliny olejové, stearové anebo palmitové.
3. 3. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že minerální zásyp je tvořen některým druhem vybraným ze skupiny minerálních prášků oxidu hlinitého, oxidu zirkoničitého, páleného lupku, mastku, šamotové moučky, úletu, přičemž použitý zásypový prášek má mít větší měrný povrch, než byl měrný povrch základní, tj. křemenné látky.