PL153482B2 - Sposób wytwarzania wielkowymiarowych wyrobów z grafitu drobnoziarnistego - Google Patents

Description

RZECZPOSPOLITA POLSKA	OPIS PATENTOWY PATENTU TYMCZASOWEGO	153 482
Patent tymczasowy dodatkowy do patentu nr-	Int. Cl.5 C04B 35/54
	Zgłoszono: 89 06 05 /P. 279811/ PlArU/C7^Actl*fS\
URZĄD PATENTOWY RP	Zgłoszenie ogtoszono: 90 03 19 Opis patentowy opublikowano: 1991 09 30	czyteuia 0 GÓLHA

Twórcy w/ralazku: Jan Kulpiński, Tadeusz Kulesza, Sławomir Wilczyński, Jandsz Kwaazewski

Uprawniony z patentu tymczasowego: Sądeckie Zakłady Elektro-Węglowe, Nowy Sącz /Polska/

SPOSÓB WTTARZZNIA WIELKO WY MIAROWYCH WYROBÓW Z GRAFITU DROBNOZIARNISTEGO

Przedmiotem lazku jest opracowanie sposobu wytarzania wyrobów z grafitu drobnoziarnistego na bazie surowego koksu o strukturze włóknistej oraz grafitu naturalnego, formownych izostatycznie na zimno z próżniwwym odpowietrzaniem elastycznej formy napełnionej proszkiem. Znany sposób wytwrzania wyrobów z grafitu drobr^^oii^iri^^i.st^i^go polega na sporządzaniu msy zielonej z miewa .surowców węglowych o własnościach guasi* izotropowych jak np. sadza, koks pakowy, koks naftowy -regular z lepiszczem pakowo-smołowym w podwyższonej temperaturze, a następnie schłodzeniu msy, jej rozdrobnieniu i zmieleniu do określonego składu ziarnowego, najczęściej poniżej 90 jum. W następnym etapie, z otrzymanego proszku formuje się wT^raski» przy czym coraz częściej do formowania wT^rasek wyrobów wielkogabarytowych stosowane jest formownie izostatyczne na zimno.

Stosowane surowce węglowe o właściwościach izotoopowych cechuje wysoka rozszerzalność termiczna i sprężystość, które to cechy wzywają niekorzystnie na zachowanie się tworzywa z nich w/tw^oi'^zoiegi, w warunkach szoku termicznego.

Ponadto otrzymywany z masy zielonej proszek, z którego formuje się wyraski zawiera znaczną ilość powietrza wyceniającego objętość porów. Podczas procesu izostayycznego formowania wskutek stopniowego zbliżania się cząstek do siebie, następuje zimiejszenie objętości porów, przez co wzrasta ciśnienie powietrza w porach. V miarę natomiast narastania ciśnienia roboczego cieczy, ciśnienie powietrza w porach przeciwstawia się dalszemu zbliżaniu cząstek proszku do siebie· Wyyokie ciśnienie powietrza w porach wyraski stwarza układ o dużym potencjale naprężeń mechtenicmych, który prowadzi do powstania pęknięć podczas procesu dekompesji. Znany sposób izostayycznego formowmia na zimno wr^rasek grafito153 482

153 482 wych obejmuje napełnianie foimy elastycznej» najczęściej wykomanej z gumy lub latexu, wibracyjne zagęszczanie proszku w formie, zamnięcie formy korkiem, prasowanie izostatyczne ładunku-f ormy z proszkiem w zbiorniku wysokociśninniowym prasy za pomocą cieczy np. emuUiji wodno-olejowej, powolną dekompresją cieczy o zbiorniku od kilku do kilkudziesięciu mim!:, wyładunek formy elastycznej ze zbiornika prasy i wyraski z formy elastycznej.

Znany z opisu patentowego USA nr 4 612 163 sposób formownia wyrasek z proszków metalicznych odznaczających się dobrą plastycznością polega na napełnieniu' formy elastycznej proszkiem, który przylega do ścianek formy dziurkowanej - metrowej, podprasowywniu przy utyciu pompy próżniowej, ujęciu z formy oraz zagęszczaniu do wysokiej gęstości mtodą izostayyzznego prasowania na zimno.

Znany także z polskiego opisu patentowego nr 141 076 sposób w^w rzania skomplikowanych kształtek z proszków poprzez izostatyczne prasowanie w jednorazowych nieodkształca1nych mtrycach polega na tym, że do środka zagęszczonego proszku w nieodkształcalnej pitrycy wyrowdzany jest wzdłuż jej osi element wykonany z elastycznego tworzywa w formie rury z jednej lub obu końców otwrtej, po czym nieodkształcalna ratryca wraz z proszkiem i elementem wkładana jest do komory ciśnieniowej, gdzie poddawana jest prasowaniu izostatczznemu, przy czym w procesie spiekania proszku nieodkształcalna mtryca ulega stopieniu przy niższej tempera turze, zaś spiekanie następuje przy ^ższej temperaturze.

Celem ^nalazku jest opracowanie sposobu wytwrzania wielkowymiarowych grobów z grafitu drobnoozarnistego na bazie surowego koksu o strukturze włóknistej i wysokich tolorach użytkowych odpornych na szoki termiczne przy pełniejszym wk kory staniu techniki izostatycznego formowania na zimno ^prasek z proszku.

Sposób według wynalazku polega na sporządzeniu masy zielonej zawiera jącej od 0,5 ♦ 5% grafitu naturalnego, od 5 ► 65% koksu o strukturze od 20 > 40% koksu pakowego izotropowego i od 23 > 35% lepiszcza pakowego. Wyzlieiione surowce stałe powinny posiadać uziemienie poniżej 60 jum, przy czym korzystnie jest, jeśli udział frakcji poniżej 40 ^im ^nosi 75%. Warunek tein szczególnie jest istotny w odniesieniu do koksu o strukturze włóknństej. Tak przygotowaną i schłodzoną następnie msę podda je się rozdrobnieniu aż do uzyskania proszku o grarnHacji poniżej 90 /im, którym wyelnia się elastyczną formę i poddaje wstępnemu zagęszczeniu' metodą wibracyjną do osiągnięcia gęstości pozornej równej co najmnnej 60% końcowej wrtości gęstości pozornej ^yoraski.

Po zamknęciu elastycznej foimy za pomocą korka wyposażonego w zawór, podłącza się pompę próżniową i wt^rza wewnątrz elastycznej formy podciśnienie o wartości poniżej 100 hPa, przy czym korzystne jest aby w rtośc próżni ^molła co najmnńej 40 hPa. Następnie elastyczną formę wkłada się do zbiornika wysokociśnieniowego prasy izostatycznej i poddaje działaniu cieczy - emullji o ciśnieniu 120 s 180 MP w czasie od 120 j 900 sekund, po czym ciśnienie robocze cieczy w zbiorniku prasy obniża się do -wrtości ciśnienia atmosferycznego. Czas dekimΓtiji cieczy w zbiorniku prasy określa się ze wzoru:

Ί = /0,5 s l,5/.10^_2.d . Δ ^p gdzie:

T - oznacza czas dekompreesii mierzony w sekundach /s/, d - oznacza średnicę wynaski mierzoną w milimetrach /mm/,

Δρ - oznacza wrtość próżni uzyskanej wewnątrz elastycznej formy podczas odpowietrzenia mierzoną w /hPa/.

Po zakończonym procesie izostatycznego formowania wynaskę wyjmuje się z elastycznej formy i podcdaje się operacjom technologicnnym obróbki termicznej oraz zagęszczania struktury tworzywa według znanych sposobów.

Otrzymane w^ski sposobem według wynalazku cechują się dużą gęstością pozorną wy noszącą w graniach ^1,52 -^{- 1,}5^{6 kg}/d.cm3, za^ś °ζ^γ^^ζ gotowe posⁱadaj^ą niski współc^nnik rozszerzalności termicznej, wsokie przewodnictwo cieplne i odporności na szoki termiczne.

153 482

Przykład: V skład sporządzanej m^y zielonej” wchodzą: grafit naturalny o uziarnieniu poniżej 60 yum - 2,5%; koks o strukturze włóknistej i uziarnieniu poniżej 60 ^im - 37,%; koks pakowy izotropowy o uziarnieniu poniżej 60 yum - 28%; lepiszcze pakowe - 32%. Po wmieszaniu wszystkich składników wchodzących w skład msy zielonej i po jej schłodzeniu, poddaje się rozdrobnieniu do uzyskania proszku o granulacji poniżej 90 jm.

Następnie elastyczną formę skonaną z folii polietylnnowej w kształcie wica o smiarach < 200 x 900 mm, napełnia się proszkiem i poddaje wstępnemu zagęszczeniu mmtodą wibracyjną do osiągnięcia gęstości pozornej równej około 60% końcowej wrtości gęstości pozornej wyprali· Tak przygotowaną elastyczną formę zamyka się korkiem wposażonym w zawór i podłącza do niej pompę próżniową, s^wr zając wwintrz elastycznej formy podciśnienie o wartości 30 hPa, po czym elastyczną formę wkłada * się do zbiornika wyokkoisnieniowego prasy izostatycznej i poddaje działaniu cieczy o ciśnieniu 145 MPa przez 300 sekund, po czym dokonuje się dekompresji cieczy w zbiorniku prasy, dla której czas określa się ze wzoru: .

't- /0,5 h l,5/.10^_2.d· Δ ^p

Po zakończeniu procesu izostatycznego formownia wypraskę wyjmuje się z elastycznej formy i poddaje obróbce termicznej i zagęszczaniu struktury tworzywa znanymi sposobami·

Wyraaazek znajduje zastosowanie w przemyśle slekerpmasrnnowm do stwarzania wielko wymiarowych elementów przeznaczonych na części mszyn i urządzeń pracujących w trudnych warunkach termicznych·

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób wytwrzania wielkowymiarowych z grafitu drobnoziarnistego przez sporządzenie msy zielonej zawierającej surowce stałe i lepiszcze pakowo-smołowe, schładzanie, rozdrabnianie, mielenie, wibracyjne zagęszczanie, izostatyczne prasownie, znamienny tym, że elastyczną formę napełnia się mieszaniną proszku zawierającą 0,5 J 5% grafitu naturalnego o frakcji poniżej 60 /um, 5 >“ 65% koksu o strukturze włóknistej i frakcji poniżej 60 yum, korzystnie frakcji poniżej 40 /urn w ilości 75%> pod<daje odpowietrzaniu zamkniętą korkiem elastyczną formę z proszkiem wstępnie zagęszczonym przez podłączanie pompy próżniowej do zaworu s^nanego w korku i wytworzenie wewnąąrz formy próżni o wrtości poniżej 100 hPa, a następnie elastyczną formę wkłada się do zbiornika s^sokcceśnSąninwego prasy izostatycznej i poddaje działaniu medium ciekłego, po czym ciśnienie cieczy w zbiorniku prasy obniża się do wrtości ciśnienia atmosferycznego, a czas dekompresji zapewniający uzyskanie w^yrasek bez defektów mkrrosruktury określa się ze wzoru:

   o ^T = /^0,5 -r ¹»⁵/-1⁰ .d. Δ ^{p; g}dz;Le:

   T - oznacza czas dekompresji mierzony w /s/, d - oznacza średnicę wr^raski mierzonej w /mm/

   Δρ - oznacza wrtość próżni stworzonej ^uwa^z elastycznej formy podczas odpowńeerzania mieszaniny proszku mierzoną w /hPa/.