PL226937B1 - Sposób otrzymywania tworzywa ceramicznego - Google Patents

Abstract

Tworzywo ceramiczne, przeznaczone do wytwarzania podkładek ceramicznych do spawania w atmosferze ochronnej, charakteryzujące się regulowalnym przewodnictwem cieplnym w granicach od 4,0 W/mK do 20 W/mK.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania tworzywa ceramicznego przeznaczonego do wytwarzania podkładek do spawania w atmosferze ochronnej.

Znane jest stosowanie podkładek ceramicznych formujących grań spoiny przy spawaniu blach ze stali konstrukcyjnych. Ich stosowanie ma miejsce tam, gdzie wytwarzane są duże konstrukcje stalowe. Przy spawaniu jednostronnym używanie podkładek ceramicznych gwarantuje możliwości otrzymywania spoiny o odpowiednim kształcie i jakości, co ma duże znaczenie w przypadku spawania konstrukcji wielkogabarytowych z dostępem przy spawaniu tylko z jednej strony np. zbiorników lub statków. Stosowanie standardowych podkładek ceramicznych ogranicza się do spawania w normalnych warunkach, to jest przy dostępie powietrza. Spawanie stali wysokostopowych, zwłaszcza typu duplex i superduplex, stopów niklu, stali nierdzewnych i stali energetycznych, stopów miedzi i stopów tytanu wymaga stosowania atmosfery ochronnej gazu obojętnego. W takich przypadkach stosuje się nadmuch gazu obojętnego w miejsce spawania. Strumień gazu kierowany jest bezpośrednio w miejsce spawania lub też poprzez chłodzoną miedzianą podkładkę umożliwiającą kształtowanie grani spoiny.

Istotnym problemem, który powstaje podczas spawania niektórych gatunków stali stopowych jest jednak duża przewodność cieplna podkładek miedzianych, powodująca bardzo szybkie stygnięcie złączy spawanych, a co za tym idzie, skłonność do tworzenia się w grani spoiny niekorzystnej struktury. Tradycyjnie stosowane podkładki ceramiczne do spawania przy dostępie powietrza charakteryzują się niskimi przewodnościami cieplnymi, ok. 1,5-2,5 W/mK. Zastosowanie tego rodzaju tworzywa ceramicznego do wytwarzania podkładek do spawania w atmosferze ochronnej gazu obojętnego jest ograniczona. Okazało się bowiem, że również zbyt wolne odprowadzanie ciepła z powierzchni spawanych jest niekorzystne, prowadzić może do przegrzewania miejsca spawania i deformacji spawanych blach, szczególnie cienkich.

Celem wynalazku jest uzyskanie podkładek ceramicznych o regulowalnym przewodnictwie cieplnym w zakresie 4,0 W/mK do 20 W/mK, co osiąga się poprzez reakcyjne spiekanie w atmosferze azotu uformowanych w postaci podkładek mieszanek o zmiennych proporcjach ziarn SiC do Si i proszku tlenku glinu. Zakres składu mieszanek do formowania według wynalazku: 50-90% wagowych SiC o uziarnieniu do 0,5 mm 5-30% wagowych Si o uziarnieniu poniżej 0,06 mm, 0-10% wagowych tlenku glinu o uziarnieniu poniżej 0,06 mm, 0-5% wagowych gliny w celu zapewnienia lepszej spoistości mieszanek o dominacji ziarn SiC z dodatkiem 3% spoiwa w postaci np. dekstryny. Z dokładnie shomogenizowanych mieszanek formuje się podkładki, które następnie wypalane są w piecu w atmosferze azotu w temperaturach 1420-1470°C.

Sposób według wynalazku przedstawiono bliżej w przykładach:

P r z y k ł a d 1.

W celu uzyskania podkładek o przewodnictwie cieplnym ok. 8 W/mK sporządzano mieszankę składają z 66% wag. SiC o uziarnieniu do 0,5 mm i 34% wag. krzemu o uziarnieniu poniżej 0,06 mm. Po dokładnym wymieszaniu składników ze spoiwem w ilości 3% wagowych w stosunku do składników ziarnistych prasowano podkładki na prasie hydraulicznej pod naciskiem 60 MPa, a następnie po wysuszeniu w 110°C wypalano w piecu w atmosferze azotu w temperaturze 1460°C z przetrzymaniem w tej temperaturze przez 4 godziny.

Uzyskano wyroby o następujących właściwościach:

₃ gęstość pozorna.................................................. 2,14 g/cm porowatość otwarta..............................................31,3% nasiąkliwość.......................................................14,6% współczynnik przewodności cieplnej........................ 8,22 W/mK

P r z y k ł a d 2.

W celu uzyskania podkładek o przewodnictwie cieplnym ok. 18 W/mK sporządzono mieszankę składającą się z 80% wag. SiC o uziarnieniu do 0,5 mm i 18% wag. krzemu o uziarnieniu poniżej 0,06 mm, 1% proszku Al₂O₃ o uziarnieniu poniżej 0,06 mm i 1% gliny ogniotrwałej. Po wymieszaniu składników z dodatkiem 3% wag. spoiwa podkładki prasowano na prasie hydraulicznej pod naciskiem 60 MPa, a następnie po wysuszeniu w 110°C wypalano w piecu w atmosferze azotu w temperaturze 1460°C z przetrzymaniem w tej temperaturze przez 4 godziny.

PL 226 937 B1

Uzyskano wyroby o następujących właściwościach:

gęstość pozorna.................................................

porowatość otwarta.............................................

nasiąkliwość.......................................................

współczynnik przewodności cieplnej........................

Claims (1)

1. Sposób wytwarzania tworzywa ceramicznego przeznaczonego do wytwarzania podkładek ceramicznych do spawania w atmosferze ochronnej o regulowanym przewodnictwie cieplnym w granicach od 4,0 W/mK do 20 W/mK, znamienny tym, że uformowane w postaci podkładek mieszanki z dodatkiem spoiwa korzystnie 3% wag. dekstryny poddaje się reakcyjnemu spiekaniu w atmosferze azotu w temperaturze od 1420 do 1470°C, przy czym mieszanki posiadają następujący skład: 50-90% wag. SiC o uziarnieniu do 0,5 mm, 5-30% wag. Si o uziarnieniu poniżej 0,06 mm, 0-10% wag. tlenku glinu o uziarnieniu poniżej 0,06 mm, 0-5% wag. gliny ogniotrwałej.