PL105300B1 - Sposob wibracyjnego formowania elementow ceramicznych i kompozytowych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wibracyj¬ nego formowania elementów ceramicznych i kom¬ pozytowych. Wynalazek znajduje szczególnie ko¬ rzystne zastosowanie przy formowaniu elementów smuklych, to znaczy takich, w których stosunek wysokosci do srednicy jest znacznie wiekszy niz 2.

Formowanie ceramiki szlachetnej jest stosowane nie tylko w celu nadania ksztaltu surowej masie, lecz równiez w celu zapewnienia wystarczajaco bliskiego zetkniecia czastek, aby przy spiekaniu procesy chemiczne miedzy cialami stalymi mogly sie odbywac w calej objetosci wyrobu.

Od ceramicznych i kompozytowych elementów wymagane sa okreslone wlasnosci fizyczne, a po¬ nadto czesto i elektryczne. Wlasnosci te sa scisle zwiazane z gestoscia gotowego wyrobu. Gestosc z kolei zalezna jest w duzym stopniu od sposobu formowania. Ze wzgledu na charakter stosowanych surowców ceramicznych, szczególnie tlenku glinu, masy ceramiczne naleza do rzedu mas trudno zageszczalnych. Niedogodnosc ta wystepuje wyraz¬ nie zwlaszcza przy formowaniu wysokich elemen¬ tów cylindrycznych czy tez ksztaltek niesymetrycz¬ nych o róznym rozkladzie masy.

Dotychczas elementy smukle, na przyklad prety i rury formowano przez odlewanie gestwy do form gipsowych lub przez wyciskanie. Sa to metody pracochlonne i powodujace znaczne zuzycie ma¬ terialu, a przy tytm otrzymane elementy maja sto¬ sunkowo niska gestosc i niezbyt równomiernie 2 rozlozone czasteczka w masie na skutek sklonnosci gestwy do sedymentacji.

Wieksza gestosc masy mozna uzyskac stosujac ksztaltowanie elementów ceramicznych przez pra- sowanie. Prasowanie pozwala takze na formowa¬ nie elementów kompozytowych, czyli ksztaltek wy¬ konywanych z tlenków z dodatkiem proszków me¬ tali, jak równiez ksztaltek warstwowych, tak zwa¬ nych sandwiczy. Uzyskiwana metoda prasowania gestosc jest wystarczajaca dla celów produkcyj¬ nych, jednakze metoda ta mozna uzyskac tylko takie elementy, których stosunek wysokosci do srednicy nie przekracza 1, a wdec nie mozna uzy¬ skac elementów smuklych.

Znane jest równiez ksztaltowanie elementów ce¬ ramicznych przez formowanie wibracyjne polega¬ jace na tym, ze forme umieszcza sie na plycie która drga z czestotliwoscia 3000—4000 impulsów na minute. Zamiast górnego nacisku stosuje sie 2C luzno polozony stempel. Drgania plyty wibratora przenosza sie na forme wypelniona materialem proszkowym i zageszczaja ten material.

Stosowane w znanym formowaniu wibracyjnym drgania maja przebieg sinusoidalny, najczesciej wynikajacy z charakterystyki sieci energetycznej.

Wplyw drgan o przebiegu sinusoidalnym na zagesz¬ czanie materialu proszkowego jest taki, ze wywo¬ luja przemieszczanie sie poszczególnych ziaren wzgledem siebie, w wyniku czego nastepuje lepsze ich upakowanie w masie poprzez wypelnienie ziar- 105 300/' 105 3 nami malymi lub miedzy ziarnami duzymi. Zwiek¬ sza to wprawdzie stopien zageszczenia masy prosz¬ kowej, jednakze wymaga bardzo starannego dobie¬ rania frakcji ziarnowych materialu proszkowego.

Przebieg sinusoidalny drgan wyzwala przy tym 5 stosunkowo mala energie, a wiec uzyskuje sie niezbyt duze przyspieszania, rzedu najwyzej kil¬ kuset g. Z tych wzgledów dotychczasowym sposo¬ bem formowania wibracyjnego nie udaje sie uzy¬ skiwac elementów smulklych o poprawnej jakosci. 10 Celem wynalazku jest opracowanie sposobu for¬ mowania elementów zwlaszcza smuklych, o duzym zageszczeniu masy.

Wedlug wynalazku zageszczenie masy proszko¬ wej mozna znacznie zwiekszyc stosujac formo- 15 warnie wibracyjne, w którym drgania wibracyjne maja przebieg piloksztaltny, zas czestotliwosc tych drgan zawiera sie w granicach 50—500 impulsów na .minute.

Jak stwierdzono, w sposobie wedlug wynalazku 2o ksztalt pily z jej charakterystycznymi zboczami narastania i opadania wraz z istotna czestotliwos¬ cia impulsów, pozwalaja na uzyskanie przyspie¬ szen rzedu 2 000—20 000 g, co zbliza efeikt formo¬ wania sposobem wedlug wynalazku do efektu pra- 25 sowania dynamicznego. Ziarna materialów kru¬ chych poddane dzialaniu takich przyspieszen ule¬ gaja rozpadowi na bardzo drobne frakcje, scisle wypelniajace mikroprzestrzenie miedzyziarnowe.

Dzieki temu uzyskuje sie ksztaltke ceramiczna o 30 gestosci w stanie surowym rzedu 2,2—2,3 g/cm8.

Ziarna materialów plastycznych, poddane przyspie¬ szeniom w trakcie formowania, doznaja natomiast odksztalcen plastycznych, co prowadzi oprócz upa¬ kowania, do ich silnego zespolenia. Zespolenie to 35 jest na tyle silne, ze pozwala nawet na obróbke wiórowa uformowanego elementu, przed jego' ob¬ róbka cieplna.

Stposób wedlug wynalazku pozwala na wytwarza¬ nie elementów smuklych, w których stosunek wy- 40 sokosca do srednicy jest nawet wiekszy od 5. Uzy¬ skuje sie przy tym równomierny rozklad gestosci w calej masie elementu.

Przyklad L Przygotowano mase ceramiczna wysokoalumdowa o zawartosci A1203 w ilosci wa- 45 gowo 97,5%, gliny Jakubów w ilosci wagowo 1%, talku w ilosci wagowo 1% oraz BaF2 w ilosci wagowo 0,5%. Mase zarobiono alkoholem poliwi¬ nylowym w ilosci wagowo 2°/o z dodatkiem 0,5% kwasu stearynowego. Przygotowana mase zasypa- 50 no w ilosci 100 g do formy, która umieszczono na wibratorze pneumatycznym. Do wibratora dopro¬ wadzono powietrze zasilajace o cisnieniu 2,5 atm.

Nastepnie forme poddano wibracji drgan o prze- Bltk 1444/70 r.

Cena 4 300 4 biegu piloksztaltnym, stosujac czestotliwosc 50 im¬ pulsów na minute. Formowanie prowadzono w czasie 150 sekund, po czym wyjeto z formy ele¬ ment cylindryczny o srednicy 30 mm i wysokosci 65 mm. Gestosc ksztaltki wynosila 2,2 g/cm8, co pozwolilo w stanie surowym zamocowac ja w u- chwycie tokarki i poddac obróbce mechanicznej.

Po koncowej obróbce cieplnej getosc ksztaltki wy¬ nosila 3,75 g/cm8.

P r z y ik l a d II. Przygotowano mase ceramicz¬ na wysokoalundowa zawierajaca w ilosciach wago¬ wych 97,5% A1203, 0,3% MgO i 0,2% Y203, zaro- „ brona z 3% alkoholu poliwinylowego. Masa ta za¬ sypano forme, która umieszczono na wibratorze pneumatycznym. Nastepnie forme poddano przez sekund wibracji, stosujac drgania o przebiegu piloiksztaltnym i czestotliwosci 250 impulsów na , •minute. Po zakonczeniu formowania z formy wy¬ jeto rure o srednicy 32 mm i dlugosci 200 mm.

Gestosc ksztaltki wynosila 2,35 g/cm3. Po konco¬ wym spieczeniu gestosc ksztaltki wynosila 3,82 g/cm8. Róznica gestosci na przekroju osiowym nie przekraczala przy tym 1%.

P r z y ik l a d III. Przygotowano mase zawieraja¬ ca w ilosciach wagowych 97% A1203, 1% talku, 1% gliny, 0,5% BaF2 i 0,5% MgO, zarobiona alkoho¬ lem poliwinylowym w ilosci wagowo 0,8%. Z trze¬ cia czescia masy zmieszano w stosunku wagowym 3:1 proszek chromu o ziarnistosci ponizej 40 mi¬ krometrów. Do formy wsypano najpierw odwazo¬ na ilosc czystej masy, liczac gestosc warstwy rów¬ na 2,2 g/cm3 i zageszczano przez 5 sekund, sto¬ sujac drgania o przebiegu piloksztaltnym i czesto¬ tliwosci 380 impulsów na minute. Nastepnie do formy wsypano odwazona ilosc mieszaniny masy z chromem i zageszczano ponownie przez 5 se¬ kund. Po ulozeniu siedmiu warstw, z których ze¬ wnetrzne w pakiecie byly warstwami ceramicz¬ nymi, ksztaltke wyjeto z formy i spiekano w atmosferze redulkcyjnej. Uzyskany spiek mial róz¬ ne wlasnosci elektryczne, zalezne od kierunku ulo¬ zenia warstw.

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób wibracyjnego formowania elementów ce¬ ramicznych i kompozytowych, a zwlaszcza ele¬ mentów smulklych, polegajacy na zasypaniu for¬ my materialem proszjkowym, nalozeniu stempla i poddaniu formy dzialaniu drgan wibracyjnych w celu zageszczenia materialu proszkowego, znamien¬ ny tym, ze drgania wibracyjne maja przebieg piloiksztaltny, zas czestotliwosc drgan zawiera sie w granicach od 50 do 500 impulsów na minute. 105 egz. A4 5 zl