RU2215713C1 - Method for molding ceramic articles - Google Patents
Method for molding ceramic articles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2215713C1 RU2215713C1 RU2002110766A RU2002110766A RU2215713C1 RU 2215713 C1 RU2215713 C1 RU 2215713C1 RU 2002110766 A RU2002110766 A RU 2002110766A RU 2002110766 A RU2002110766 A RU 2002110766A RU 2215713 C1 RU2215713 C1 RU 2215713C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gypsum
- cathode
- mold
- metallic
- slip
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии формования керамических изделий различного назначения из водных суспензий методом электрофореза. The invention relates to a technology for molding ceramic products for various purposes from aqueous suspensions by electrophoresis.
Известен способ формования изделий из керамических шликеров методом электрофореза (А.Г. Добровольский. Шликерное литье. М.: "Металлургия", 1977, с. 9, 97-101). Сущность способа заключается в направленном перемещении заряженных частиц шликера под влиянием электрического поля и осаждения их на противоположно заряженном электроде. Если между анодом и катодом создать напряжение постоянного тока, то отрицательно заряженные частицы шликера начнут передвигаться в сторону анода и, оседая на нем, образуют слой керамики. Дисперсионная среда (вода) движется в сторону катода. Электроды изготавливают из металлов или из металлизированных материалов, например пористой резины. A known method of molding products from ceramic slips by electrophoresis (A. G. Dobrovolsky. Slurry casting. M: "Metallurgy", 1977, S. 9, 97-101). The essence of the method consists in the directional movement of the charged particles of the slip under the influence of an electric field and their deposition on the oppositely charged electrode. If a DC voltage is created between the anode and cathode, then negatively charged slip particles will begin to move toward the anode and, settling on it, form a ceramic layer. The dispersion medium (water) moves toward the cathode. The electrodes are made of metals or metallized materials, such as porous rubber.
Недостатком способа является трудность изготовления профильных электродов при формовании изделий сложной конфигурации. Кроме того, при формовании изделий "наливным способом", когда отформованная заготовка занимает все пространство между анодом и катодом, возникает проблема отвода воды. The disadvantage of this method is the difficulty of manufacturing profile electrodes when forming products of complex configuration. In addition, when molding products "in bulk," when the molded preform occupies the entire space between the anode and cathode, there is a problem of water drainage.
Наиболее близким техническим решением (прототип) является способ электрофоретического формования керамических изделий по а. с. СССР 439486, кл. С 04 В 33/00, включающий заливку шликера в полость между анодом и катодом формового комплекта, набор изделия на поверхности анода при пропускании постоянного электрического тока через слой шликера. Сущность способа заключается в том, что удаление влаги с наружной поверхности катода осуществляют в процессе формования за счет наложения на наружную поверхность катода гигроскопического материала, например гипса. The closest technical solution (prototype) is the method of electrophoretic molding of ceramic products according to a. from. USSR 439486, class From 04 V 33/00, including filling the slip in the cavity between the anode and the cathode of the mold set, a set of products on the surface of the anode while passing a constant electric current through the slip layer. The essence of the method lies in the fact that the removal of moisture from the outer surface of the cathode is carried out during molding by applying an absorbent material, such as gypsum, to the outer surface of the cathode.
Недостатком способа является сложность изготовления перфорированного металлического катода с гладкой внутренней поверхностью, обеспечивающей извлечение отформованной заготовки при получении сложнопрофильных изделий. При этом в качестве металла для изготовления формы могут быть использованы только специальные материалы, как-то: свинец, никель, цинк, медь или сталь, покрытая слоем кобальта, устойчивыe к воздействию кислых или щелочных шликеров. Кроме того, расположение гипса за катодом, даже со значительным количеством перфораций, не обеспечивает своевременный отбор влаги, что вызвало необходимость применения дополнительных мер по ускорению удаления влаги, как-то:
- обдув внешней поверхности катода воздухом,
- созданиe разряжения со стороны внешней поверхности катода,
- подпитку суспензии осуществлять под избыточным давлением.The disadvantage of this method is the difficulty of manufacturing a perforated metal cathode with a smooth inner surface, which ensures the extraction of the molded workpiece upon receipt of complex products. Moreover, only special materials, such as lead, nickel, zinc, copper or steel coated with a layer of cobalt, resistant to acid or alkaline slips, can be used as metal for the manufacture of the mold. In addition, the location of the gypsum behind the cathode, even with a significant number of perforations, does not provide timely moisture collection, which necessitated the use of additional measures to accelerate the removal of moisture, such as:
- blowing the outer surface of the cathode with air,
- creating a vacuum from the outer surface of the cathode,
- replenishment of the suspension is carried out under excess pressure.
Последнее существенно усложняет процесс формования изделий, особенно крупногабаритных. The latter significantly complicates the process of forming products, especially large ones.
Целью изобретения является упрощение технологии электрофoретического формования керамических изделий из водных шликеров за счет замены сложных в изготовлении перфорированных формообразующих металлических матриц катода на гипсовые. The aim of the invention is to simplify the technology of electrophoretic molding of ceramic products from aqueous slips by replacing complex in the manufacture of perforated forming metal cathode matrices on gypsum.
Поставленная цель достигается тем, что в качестве формообразующей поверхности катода используют токопроводящий гипс, отформованный внутри металлического кожуха по модели изделия, а токопроводимость гипсового слоя обеспечивают за счет смачивания гипсовой формы электролитом, например 5% водным раствором серной кислоты. This goal is achieved by the fact that conductive gypsum molded inside the metal casing according to the product model is used as the forming surface of the cathode, and the conductivity of the gypsum layer is provided by wetting the gypsum form with an electrolyte, for example, 5% aqueous sulfuric acid solution.
С целью увеличения плотности тока и повышения скорости формования гипсовую форму препарируют, начиная с металлического кожуха токопроводящими элементами, например гвоздями, на максимальную глубину, не нарушая целостность рабочей поверхности формы. Для улучшения отвода воды гипсом металлический кожух формы выполнен перфорированным, например, в виде металлического каркаса с отверстиями, металлической сетки или металлической фольги с отверстиями. In order to increase the current density and increase the molding speed, the gypsum mold is prepared, starting from the metal casing with conductive elements, for example, nails, to the maximum depth, without violating the integrity of the working surface of the mold. To improve the drainage of water by gypsum, the metal casing of the mold is perforated, for example, in the form of a metal frame with holes, a metal mesh or a metal foil with holes.
Отличительными признаками способа является:
- применение в качестве формообразующего элемента катода токопроводящего гипса, токопроводимость которого достигнута за счет смачивания гипсовой формы электролитом;
- металлический элемент катода не является формообразующим, не соприкасается с отформованным изделием, он вынесен за гипсовую форму и не предъявляет особых требований по точности исполнения формы, размеров, качеству металла и др.;
- электрокинетический процесс протекает не только в слое шликера, но и в гипсе, что способствует отбору влаги из шликера;
- металлический кожух формы - катод выполнен перфорированным, например, в виде металлического каркаса с отверстиями металлической сетки или металлической фольги с дырками, что обеспечивает хорошую связь кожуха с гипсом и улучшает процесс сушки формы;
- с целью увеличения плотности тока и повышения скорости формования, а также обеспечения хорошего контакта металлического кожуха с гипсовой формой в процессе эксплуатации гипсовую форму препарируют, начиная с металлического кожуха, токопроводящими элементами, например гвоздями, на максимальную глубину, не нарушая целостность рабочей поверхности формы.Distinctive features of the method is:
- the use as a forming element of the cathode of conductive gypsum, the conductivity of which is achieved by wetting the gypsum form with an electrolyte;
- the metal element of the cathode is not forming, does not come into contact with the molded product, it is placed outside the gypsum mold and does not impose special requirements on the accuracy of the shape, dimensions, quality of the metal, etc .;
- the electrokinetic process proceeds not only in the slip layer, but also in gypsum, which contributes to the selection of moisture from the slip;
- metal casing of the mold - the cathode is made perforated, for example, in the form of a metal frame with holes of a metal mesh or metal foil with holes, which provides a good connection of the casing with gypsum and improves the drying process of the mold;
- in order to increase the current density and increase the molding speed, as well as to ensure good contact of the metal casing with the gypsum mold during operation, the gypsum mold is prepared, starting with the metal casing, with conductive elements, such as nails, to the maximum depth, without violating the integrity of the working surface of the mold.
Примеры выполнения
Пример 1. Методом электрофореза и обычным способом водного шликерного литья в гипсовой форме формовали изделия ТСК 964, представляющие собой пластины размером 25х100х700 мм. Формовка осуществлялась в двух формах из гипса, собранных через металлическую прокладку из стали Ст-3 при помощи струбцин (фиг. 1). При этом на наружную поверхность одной из форм (левой ) был прибит гвоздями с шагом 20 мм перфорированный лист алюминиевой фольги, предварительно смазанный гипсовым тестом, который служил катодом при электрофоретическом формовании изделия. Анодом служила металлическая прокладка. Напряжение постоянного тока подавалось на эту форму от универсального источника питания УИП-1; правая форма использовалась для формования изделия обычным наливным способом шликерного литья.Execution examples
Example 1. By electrophoresis and the usual method of water slip casting in gypsum form molded products TSK 964, which are plates with a size of 25x100x700 mm. The molding was carried out in two forms of gypsum, assembled through a metal strip of steel St-3 using clamps (Fig. 1). At the same time, a perforated sheet of aluminum foil preliminarily greased with gypsum dough, which served as a cathode during electrophoretic molding of the product, was nailed to the outer surface of one of the forms (left) with nails at a pitch of 20 mm. A metal gasket served as an anode. DC voltage was supplied to this form from a universal power source UIP-1; the right-hand mold was used to form the product in the usual bulk slip casting method.
Гипсовую форму, где осуществляли электрофоретическое формование, перед заливкой шликера смачивали при помощи тампона 5% водным раствором серной кислоты, металлическую прокладку для этой формы смазывали графитовой смазкой. Обе формы одновременно заливали шликером с параметрами:
плотность - 1,88 г/см3,
вязкость - 28 мин по ВЗ-1,
влажность - 14,3%,
рН - 5,3,
тонина - 4,7%,
(частиц > 63 мкм).The gypsum mold, where electrophoretic molding was carried out, was moistened with a 5% aqueous solution of sulfuric acid using a tampon before pouring the slip; the metal gasket for this mold was lubricated with graphite grease. Both forms were simultaneously filled with a slip with the parameters:
density - 1.88 g / cm 3
viscosity - 28 min according to VZ-1,
humidity - 14.3%,
pH 5.3
fineness - 4.7%,
(particles> 63 μm).
Формование электрофорезом осуществлялось при напряжении 200-100 V, силе тока 100 - 200 мА. Время набора - 2 ч. Набор по методу шликерного литья завершился через 19 ч. Плотность материала в сырых заготовках по высоте изделия составила для заготовки, полученной
методом электрофореза - 1,936 г/см3 (верх); 1,940 г/см3 (низ);
для заготовки, полученной способом шликерного литья - 1,934 г/см3 (верх); 1,958 г/см3 (низ).Electrophoresis was carried out at a voltage of 200-100 V, a current strength of 100 - 200 mA. The set time is 2 hours. The slip casting set completed after 19 hours. The density of the material in the raw workpieces according to the height of the product was for the workpiece obtained
electrophoresis method - 1.936 g / cm 3 (top); 1.940 g / cm 3 (bottom);
for the workpiece obtained by slip casting method - 1.934 g / cm 3 (top); 1.958 g / cm 3 (bottom).
Значения плотности сырца заготовок близки, разноплотность по высоте изделия при шликерном литье несколько больше, что связано с более сильным влиянием гравитационного расслоения шликера при длительном наборе заготовки. The raw densities of the workpieces are close, the density difference in height of the product during slip casting is slightly higher, which is associated with a stronger influence of the gravitational stratification of the slip during long-term set of workpieces.
Пример 2. Прямоточный сталеразливочный стакан из кварцевой керамики ОТИ 990 высотой 700 мм и толщиной стенки 30-35 мм формовали по предложенному способу в форме, изображенной на фиг. 2. Она состоит из стального сердечника (1), выполняющего функцию анода, гипсовой формы (2) с закрепленной по наружной поверхности металлической сеткой (3) или металлической фольги, выполняющих функцию катода. Example 2. A ramjet made of OTI 990 quartz ceramics with a height of 700 mm and a wall thickness of 30-35 mm was molded according to the proposed method in the form depicted in FIG. 2. It consists of a steel core (1) that performs the function of the anode, a gypsum mold (2) with a metal mesh (3) fixed on the outer surface or metal foil that performs the function of a cathode.
Перед сборкой гипсовая форма по внутренней поверхности сначала смачивалась 5% раствором серной кислоты, затем покрывалась слоем чешуйчатого графита. С целью исключения прилипания сердечник смазывался графитовой смазкой. Напряжение подавали от универсального источника питания УИП-1. В подключенную форму заливали шликер кварцевого стекла с параметрами:
плотность -1,92 г/см3,
вязкость - 1 ч 20 мин по ВЗ-1,
влажность - 12,2%,
рН - 6,3,
тонина - 12%,
(частиц > 63 мкм).Before assembly, the gypsum mold on the inner surface was first wetted with a 5% sulfuric acid solution, then covered with a layer of scaly graphite. To prevent sticking, the core was lubricated with graphite grease. The voltage was supplied from a universal power source UIP-1. A silica glass slip was poured into the connected form with the parameters:
density -1.92 g / cm 3
viscosity - 1 h 20 min according to VZ-1,
humidity - 12.2%
pH 6.3
fineness - 12%,
(particles> 63 microns).
Набор заготовки осуществляли при напряжении 200-100 V, силе тока 200-300 мА. Завершение набора заготовки контролировали щупом через литниковую емкость (4). Оно составило 3 ч. После набора форма была разобрана в следующем порядке: снята литниковая емкость с верхним фланцем, извлечен сердечник, а через час, после усадки изделия, снята форма. Плотность сырой заготовки составила 1,915-1,920 г/см3. Следует отметить, что конструкция изделия имеет сложную форму, в нижней, воронкообразной части кроме увеличения диаметра увеличивается и толщина стенки. Для полного и качественного набора заготовки требуется подбор свойств шликера. Специально подобранный для формования таких изделий шликер с порошкообразным наполнителем, параметры которого приведены выше, обеспечивает получение качественных отливок предложенным способом.A set of blanks was carried out at a voltage of 200-100 V, a current strength of 200-300 mA. The completion of the set of blanks was controlled by a probe through a sprue container (4). It was 3 hours. After dialing, the mold was disassembled in the following order: the gating container with the upper flange was removed, the core was removed, and an hour later, after the product shrinked, the mold was removed. The density of the crude preform amounted to 1.915-1.920 g / cm 3 . It should be noted that the design of the product has a complex shape, in addition to increasing the diameter, the wall thickness also increases in the lower, funnel-shaped part. For a complete and high-quality set of blanks, selection of slip properties is required. A slip with a powder filler specially selected for molding such products, the parameters of which are given above, provides high-quality castings by the proposed method.
Пример 3. Изделие оживальной формы с диаметром основания 250 мм, высотой 450 мм и толщиной стенки 13-14 мм формовали по предложенному способу на формовом комплекте, показанном на фиг. 3. Основными элементами комплекта являются: анод - сердечник (1), гипсовая форма (2), отформованная по модели изделия в металлическом кожухе - катоде (3). Example 3. An animated product with a base diameter of 250 mm, a height of 450 mm and a wall thickness of 13-14 mm was molded according to the proposed method on the mold set shown in FIG. 3. The main elements of the kit are: anode - core (1), gypsum mold (2), molded according to the product model in a metal casing - cathode (3).
Сердечник определяет профиль внутренней поверхности изделия, изготовлен из гипса с нанесенным слоем эпоксидной смолы. Токопроводящим слоем сердечника - анода была алюминиевая фольга толщиной 6 мкм, которую приклеили к поверхности сердечника перекрывающимися полосками при помощи клея. Поверхность сердечника смазывали графитовой смазкой, а гипсовую форму после сушки сначала смачивали 5% раствором серной кислоты, затем рабочую поверхность формы покрывали слоем графита. В полость между сердечником и формой 13-14 мм заливали водный шликер кварцевого стекла с параметрами:
плотность - 1,91 г/см3,
вязкость - 40 мин по ВЗ-1,
влажность - 12,3%,
рН - 6,2,
тонина - 2,3%,
(частиц > 63 мкм).The core determines the profile of the inner surface of the product, made of gypsum with a layer of epoxy applied. The conductive layer of the core – anode was 6 μm thick aluminum foil, which was glued to the core surface with overlapping strips using glue. The core surface was lubricated with graphite grease, and after drying the gypsum mold was first wetted with 5% sulfuric acid solution, then the working surface of the mold was covered with a graphite layer. An aqueous quartz glass slip was poured into the cavity between the core and the 13-14 mm mold with the following parameters:
density - 1.91 g / cm 3
viscosity - 40 min according to VZ-1,
humidity - 12.3%
pH 6.2
fineness - 2.3%,
(particles> 63 microns).
Напряжение постоянного тока подавали от универсального источника питания УИП-1. В начальный период формования напряжение составляло 100 V, а сила тока 300 мА. Затем сила тока росла и поддерживалась на уровне 400 мА, а напряжение падало до 20 V. Время набора заготовки - 1 ч. Затем форму переворачивали и при помощи крана извлекали сердечник, а после подвялки извлекали и изделие. The DC voltage was supplied from a universal power source UIP-1. In the initial molding period, the voltage was 100 V and the current strength was 300 mA. Then, the current strength grew and was maintained at 400 mA, and the voltage dropped to 20 V. The workpiece set time was 1 hour. Then the mold was turned over and the core was removed using a crane, and after the kneading, the product was also removed.
Заготовка в сырце имела плотность 1,93 г/см3, пористость 12,7%. Однородность материала по высоте не превышала 0,3%, что находится в пределах ошибки измерения.The workpiece in the raw material had a density of 1.93 g / cm 3 and a porosity of 12.7%. The uniformity of the material in height did not exceed 0.3%, which is within the measurement error.
Предложенный способ формования керамических изделий, обладая достоинствами электрофоретического метода формования по ускоренному набору заготовки и равномерности свойств по высоте изделия, дополнительно имеет следующие преимущества:
- он упрощает технологию формования сложнопрофильных изделий из керамики методом электрофореза;
- обеспечивает более эффективный и равномерный отвод жидкой фазы шликера по всей формующей поверхности катода, что повышает однородность материала в заготовке, улучшает ее качество;
- позволяет использовать гипсовую форму в качестве формообразующей поверхности катода;
- снижает требования к материалу катода и упрощает технологию изготовления токопроводящего элемента катода.The proposed method for molding ceramic products, having the advantages of an electrophoretic molding method for the accelerated set of preforms and uniformity of properties along the height of the product, additionally has the following advantages:
- it simplifies the technology of molding complex ceramic products by electrophoresis;
- provides a more efficient and uniform removal of the liquid phase of the slip along the entire forming surface of the cathode, which increases the uniformity of the material in the workpiece, improves its quality;
- allows the use of a gypsum mold as the shaping surface of the cathode;
- reduces the requirements for the cathode material and simplifies the manufacturing technology of the conductive element of the cathode.
Способ позволяет производить формование сложнопрофильных и крупногабаритных изделий, не требует дорогостоящего оборудования и оснастки, может быть реализован на любом керамическом производстве. The method allows the molding of complex and large-sized products, does not require expensive equipment and accessories, can be implemented in any ceramic production.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002110766A RU2215713C1 (en) | 2002-04-22 | 2002-04-22 | Method for molding ceramic articles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002110766A RU2215713C1 (en) | 2002-04-22 | 2002-04-22 | Method for molding ceramic articles |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002110766A RU2002110766A (en) | 2003-11-10 |
| RU2215713C1 true RU2215713C1 (en) | 2003-11-10 |
Family
ID=32027717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002110766A RU2215713C1 (en) | 2002-04-22 | 2002-04-22 | Method for molding ceramic articles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2215713C1 (en) |
-
2002
- 2002-04-22 RU RU2002110766A patent/RU2215713C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2625580B2 (en) | Tool and method for stamping a composite layer consisting of a layer of conductive material and a layer of non-conductive insulating material | |
| CN1074326C (en) | Process for making cores for casting process | |
| RU2215713C1 (en) | Method for molding ceramic articles | |
| CN112191460B (en) | Positive plate coating tool and method for long-life silicon-based bipolar lead storage battery | |
| CN2654252Y (en) | Multihole gypsum moulder | |
| US3649474A (en) | Electroforming process | |
| EP0219610A3 (en) | Mould for producing grid plates for lead accumulators | |
| CN108608555B (en) | A method of layered composite ceramic cutter material biscuit is prepared using electric jet stream deposition technique | |
| CN106083151B (en) | A kind of composite gypsum material and preparation method | |
| CN211179230U (en) | Special electromagnetic suction test piece forming die for asphalt bending beam rheometer | |
| CA1140893A (en) | Method of moulding a ceramic article by slip-casting | |
| CN204725627U (en) | A kind of gel casting forming prepares the mould of large scale tubulose green compact | |
| CN1765463A (en) | Microporous ceramic filter substrate and its preparation method | |
| US4092231A (en) | Method of preparing by electrophoresis a shaped article constituted by agglomerated particles and a device for carrying out the said method | |
| CN103137948B (en) | A kind of melting fills out formula polar plate of lead acid storage battery and preparation method thereof | |
| RU2259255C1 (en) | Method of production of ceramic molds by electrophoresis | |
| CN103290436B (en) | A kind of high-meltiing alloy jet-electrodeposited method rapid die-manufacturing method | |
| CN210282645U (en) | Electrophoresis and pouring combined forming device for preparing ceramic plate | |
| US2273015A (en) | Method of making cast ceramic flatware | |
| RU2289491C2 (en) | Apparatus for making casting ceramic molds | |
| CN206996958U (en) | A kind of hardware gum cover soaks molding apparatus | |
| RU101950U1 (en) | DEVICE FOR MANUFACTURING SHELL CASTING FORMS BY ELECTROPHORESIS METHOD | |
| SU740383A1 (en) | Method of producing shell casting moulds using permanent patterns | |
| CN103484812A (en) | Rapid metal electric arc spraying mold making technology | |
| CN220699951U (en) | Dry pressing forming equipment for producing porous ceramics |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070423 |