SU1632366A3 - Составна износостойка формующа модель - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к составной износостойкой формующей модели, предназначенной дл  изготовлени  продуктов трехмерной конфигурации или полуфабрикатов из металлов, пластиков, керамики, резины, стекла или их комбинаций . Цель изобретени  - обеспечение проницаемости модели   пористости от 5 до 60% при прочности на сжатие не менее 100 кг/см2. Предложенна  составна  износостойка  формующа  модель содержит мегаллокерамический материал из металлических и керамических порошковых материалов и св зующего и выполнена из внутреннего и наружного рабочего слоев, причем св зующее содержит испар ющиес  и расходуемые вещества при соотношении между металлическими и керамическими порошковыми материалами и св зующим, равном (2-5):(2-5):1, при этом наружный рабочий слой выполнен спеченным с окисленной наружной поверхностью , а внутренний слой выполнен не- спеченным. 26 ил., 2 табл. о (Л

Description

Изобретение относитс  к формующей модели, имеющей заданную проницаемость и срок службы и предназначенной дл  изготовлени  продуктов трехмерной конфигурации или полуфабрикатов , выполненных.из металлов, пластиков , керамики, резины и каучука, стекла или их комбинаций. Формующа  модель включает все модели, которые имеют полости, предназначенные дл  придани  определенной формы издели м .

Цель изобретени  - обеспечение проницаемости модели и пористости от 5 до 60% при прочности модели на сжатие не менее 100 кг/см2.

Предложенна  составна  износостойка  формующа  модель содержит ме- таллокерамиче схий материал из металлических и керамических порошковых материалов и св зующего и выполнена из внутреннего и наружного рабочего слоев , причем св зующее содержит испар ющиес  и расходуемые вещества при соотО5

со to

оо

оэ

СЬ

О4

ношении между металлическими и керами- ческими порошковыми материалами и св зующим равном (2-5):(2-5):1, причем наружный рабочий слой выполнен спеченным с окисленной наружной поверхностью , а внутренний слой выполнен спеченным.

На фиг. 1 показаны в сечении наружный рабочий и внутренний слои составной формирующей модели; на фиг. 2 и 3 - структура наружного рабочего спеченного сло  и внутреннего неспеченного сло ; на фиг. А - поперечное сечение, формующей модели, используемой как литейна  форма дл  получени  отливок; на фиг. 5 - общий вид формующей модели, используемой как форма дл  вакуумного формовани ; на фиг. 6 - то же, поперечное сечение; на фиг.7 - поперечное сечение формующей матрицы, абсорбирующей воду при изготовлении керамических изделий; на фиг. 8-11 -схема осуществлени  способа изготовлени  формующей модели в соответствии с изобретением; на фиг. 12 - графическа  зависимость, показывающа  соот ношение между степенью пористости и отношением смешиваемых компонентов (св зующее:компоненты); на фиг.13 - графическа  зависимость, показывающа  соотношение между отношением компонентов в смеси и прочностью на сжатие; на фиг. 14 - 16 - использование формуюг(их моделей дл  формовани  с абсорбцией при низком давлении или отсутствии давлени , приложенного к расплавленным металлам; на фиг.17 - графические зависимости, показывающие соотношение между прочностью на сжатие и временем спекани  формующей модели с использованием порошков на основе железа в качестве металлических порошков; на фиг. 18 - графическа  зависимость, показывающа  соотношение между прочностью на сжатие и температурой спекани  формующих моделей, в которых в качестве металлических порошков используютс  порошки на основе железа; на фиг. 19 - графическа  зависимость, показывающа  соотношение между временем спекани  и возрастанием веса формующей модели при ее изготовлении; на фиг. 20 - графическа  зависимость, показывающа  соотношение между временем спекани  и пористостью, а также толщиной отверж- денного сло  при использовании поропг

кои железа; на иг, 21 - поперсчн. сечение формующей модели; нл ij-и: . 22 графическа  зависимость, показывающа  соотношение между прочностью на сжатие и временем спекани  дл  формующей модели, в которой используютс  в качестве металлических порошков порошки цветных металлов; на фиг. 23 зависимости, показывающие соотношение между прочностью на сжатие и температурой спекани  продуктов, в которых в качестве металлических порошков используютс  порошки цветных металлов; на фиг, 24 - графическа  зависимость , соответствующа  прочности на изгиб спеченных моделей; на фиг. фиг. 25 - графическа  зависимость, показывающа  соотношение между временем спекани  и пористостью, а также толщиной отвержденного елок при использовании порошков цветных металлов на фиг. 26 - воспроизводимость издели  по модели.

На фиг. 1 показано сечение составной износостойкой формующей модели выполненной в соответстпии с изобретением , котора  состоит из состг. чной спеченной массы 1, содержащей Mevan- лические порошки и порошки керамики. Тело 1 имеет четко очерченный наружный спеченный слой 2 на внешней оболочке , включающий по крайней мере поверхность 3 модели. Спеченный слон 2 не подходит к центральной части модели . Поддерживающии внутренний слой k образован на основе неспекшейс  смеси металлических порошков и порошков керамики на внутренней стороне спеченнс о сло .

Спеченный слой 2 содержит объединенную структуру диспергированных гранулированных окислов 5 металлических порошков и порошков керамики 6, как показано на фиг. 2. Механизм образовани  спеченного сло  2 включает окисление металлических порошков, сопровождаемое увеличением объема, с последующим спеканием, во врем  которого окислы металлов охватывают порошки керамики, в то врем  как спекание порошков керамики обеспечивает соединение этих компонентов в процессе , подобном диффузионному соединению которое имеет место на границе с по- рошками керамики. Спеченный слой 2. имеет на своей поверхности и на внутренней стороне четко очерченные бесчисленные внутренние каналы 7 (ра зме

ю

5НИ

ры которых в среднем составл ют О,1 - 50 мкм, но чаще 5-20 .жм), которые образуютс  п тех случа х, когда вещества , наход щиес  в спекаемых материалах , выход т наружу через спеченную поверхность из ее внутренней части. При образовании четко очерченных внутренних открытых каналов 7 несмотр  на пористость происходит формирование плотной и ровной поиерх- ности.

Слой Ј, наход щийс  на внутренней стороне спеченного сло  2, содержит смесь металлического порошка 8, оставшегос  неспеченным, и керамических порошков 6, как показано на фиг. 3. В пограничных районах металлических порошков 8 образуютс  неровные открытые внутренние каналы 9, возникающие вместе с исчезновением св зующего. Внутренние каналы ч, возникающие вместе с исчезновением св зующего. Внутренние каналы 9 сообщаютс  с открытым внутренним каналом 7 спеченного ело 2, так что составное спеченное тело 1 имеет пористую проницаемую структуру. Как внутренние каналы 7, так н каналы 9, характеризуютс  тем, что они не растрескиваетс , Пористость зависит от условий смешивани , которые будут рассмотрены позднее, условий проведени  спекани  н других факторов, но в общем случае составл ет 5 - 60%, составное спеч-знное тело обладает прочностью на сжатие, значение которого 100 - 900 кг/см2 или

выше.

На фиг. 4 показан вариант практического использовани  изобретени  дл  изготовлени  литейной формы, в которую расплавленный материал заливаетс  при отсутствии давлени  или при наличии давлени  (даже отрицательного давлени ), которое созд 1етс  внутри полости формы до затвердевани  издели . Модель раздел етс  на две части, причем обе они выполнены из составных спеченных продуктов, составными элементами которых  вл ютс  порошки металлов и порошки керамики.

Спеченное тело образуетс  с наличием спеченного закрытого отвержден- ного сло  2 на внешней поверхности, в то врем  как внутренний поддерживающий слой 4, образованный неспеченной смесью, формируетс  на внутренней стороне сло  2, при этом обе части модели опреде-тчютг н наличием полостей 10, созданных понерхнсч гчми поделен 3. Ионерхногти 3 моделей и проход 11 структурно определ ютс  спеченным слоем, н штырепые отперстн  12, предназначенные дл  вынимани  npo-iw- тов, прохоц т через спеченный слой 2 и поддерживающий слой 4. Каналы или

нагреватели 13 погружены в слои 2 н 4 дл  охлаждени  модели или удерживани  ее в нагретом состо нии при необходимости .

На фиг. 5 и 6 представлен вариант

практического использовани  формующей модели при вакуумном способе от- ливки, который широко примен етс  дл  получени  листов пластика. Матрица 14 состоит из составного спеченного тела, составными элементами которого  вл ютс  порошки металла н порошки керамики. Составное спеченное тело образовано закрытым спеченным слоем 2, наход щимс  на внешней обо5 лочке, а на внутренней части спеченного сло  2 формируетс  внутренний поддерживающий слой 4, который составлен из неспеченной смеси порошков. Спеченный слой 2 определен первой по0 верхностью модели 5, имеющей рисунок тисненной кожи, и второй поверхностью модели 16, имеющей рельефный рисунок, причем обе эти поверхности образуют абсорбционную модель. По5 верхность модели не ограничиваетс 

этим вариантом практического осуществ-. ленн  и может быть определена как на охватывающей, так и на охватываемой матрицах.

0На фиг. 7 представлен вариант

практического использовани  изобретени  дл  абсорбционной модели с использованием суспензированного материала , например модели дл  отливки

5 слипа, с целью получени  гончарных изделий из фа нса или фарфора, имеющей 2 части и модельные поверхности 3, образующие полости. Обе части модели составлены из составного спеченного

0 тела из порошков металла и керамических порошков и имеют отвержденный слой 2, расположенный на внешней обо- ; лочке, включающей по крайней мере поверхность модели. Нижн   часть модели

5 снабжена проходом 17 сообщающимс  с верхней частью и выпором 18, большим по разкеру прохода 17 и снабжена трубопроводом дл  введени  слипа в выпор 18.

Состлиные iruiococToiiKiie проницле- мые и до гоп мние формукичие модели, представленные на фиг. 1,4-Я, могут быть изготовлены в процессе смеши- пани  составных элементов и сп зующе- го дл  получени  суспензированного материала, операции заливани  суспензии и формовани  e-j дл  придани  ей желаемой конфигурации тела и опера- пин спекани  высушенной суспензии п окислительной атмосфере.

Опера1си  приготовлени  суспензии включает в себ  полное перемешивание механическим путем порошков металла и порошка керамики и добавление св зующего , содержащего вещество, которое будет испар тьс  или расходоватьс  после того, как прошло формование.

Типичным св зующим, содержащим

испар емые вещества,  вл етс  соединение кремни , в частности Золь окиси кремни  (коллоидна  окись кремни ): 310г:пКгО. Окись крсу.ц н   вл етс  стабилизированным коллндсильным рас-вво ром окиси кремни . Например SiOj., имеютс  плотность 20 - 21%, Na20 с плотностью менее 0,027, при значении рН 3 - 4 при в зкости (при 20°С) менее 3 сП, плотностью (при 20°С) 1 - 1,16 соответствует указанному золю, В этом случае испарение воды приводит к образованию пористости.

Дл  предложенной модели также используют св зующее на основе орга- нического силиката, особенно спирти- вый раствор окиси кремни  зол , основанный на этилсиднкате. Этилсиликат  вл етс  соединением низкого конденсата этил-орто-силиката в растворе неф- ти, в котором основное содержание продукта составл ет 4 - 6 об., 40 - 42% необходимой окиси кремни , при этом плотность (при 25°С составл ет 1,04 - 1,07, а в зкость (при 25°С) 2,6 -

4,2 сП. Золь этилсиликата  вл етс  устойчивым веществом, не обладающий св зующими свойствами. Эти св зующие свойства придаютс  ему при смешивании со спиртовым раствором и водой в этил силикате с последующим электролизом полученной смеси. Спиртовый растворитель - ото этанол или изопро- панол. Причем добавл етс  вещество, обладающее кислотными свойствами (со- л па  кислота, Фосфорна  кислота, щавелева  кислота), в качестве катализатора дл  ускорени  реакции и стабилизировании ю.пн окиси кремни .

Смесь включает тилснликат и к мщочг- рацин 80 нес.ч., опиртопыи р.к- чори- тель 13 вес.ч., поду Ь пес.ч. и

Iвес.ч. катализатора. Золь окиси кремни  при плотности окиси кремни  20% включает 50 пес.ч. этилсиликата, 43 ч сниртоиого растнорител  6 лес.ч. воды и 1 вес.ч. катализатора. Плотность окиси кремни , равна  21-31%, обеспечиваетс  при регулировании содержани  этилсилнката в пределах 15 - 33 вес.ч., и воды пределах 7 IIзес .ч. Полученный из спиртового растворител  золь окиси кремни   вл етс  бесцветной прозрачной жидкостью, содержащей от 23 до 25% неиспар ющегос  вещества (при 110°С), имеющей плотность (при 25°С) 0,92 - 0,93 и в зкость, превышающую 4 сП.

Дл  получени  св зующего, содержащего потребл емое в процессе спекани  вещество, могут быть использованы те смолы, которые затвердевают при комнатной температуре, например уретанова , полиэфирна , эпоксидна , предпочтительно те смолы, которые превращаютс  с помощью растворител  в вещества г. небольшой в зкостью. К другим сз зуччим можно добазл ть в соответствующем количестве, например , жидкое стекло.

Композитное спеченное изделие создаетс  посредством заливки суспензированного материала, где св зующее, содержащее испар емое и воспламен емое вещество, смешиваетс  с составл ющими в конкретном весопом соотношении в рамку, котора  размещаетс  с образцом продукта или с готовой моделью , формованием указанного материала , высушиванием его со спеканием высушенного вещества в окислительной атмосфере. Требуемым условием  вл етс  то, чтобы весовое отношение порошков металла к порошкам керамики и к св зующему составл ло (2-5):(2-5):1

Указанные порошки металлов соответствуют порошкам железа или цветных металлов в качестве порошков на основе железа используют порошки электролитической стали или чугуна. Поропг- ки чугуна обладают тем преимуществом , что они обеспечивают ускорение процесса образовани  открытых внутренних каналов за счет сгопанн  свободного углерода в процессе спекани . В качестве порошког чугуна могут непользоватьс  порошки серого чугуна, ковкого чугуна или легированного чугуна , причем сплавы чугуна обеспечивают повышение устойчивости к воздей- стпню температуры и коррозионную устойчивость модели.

Поскольку порошки металлического железа дешевы, они используютс  довольно часто, но химическа  устойчивость образуемых ими окислол невелика , и поэтому, если недопустимо образование даже небольших количеств ржавчины железа, необходимо использовать порошки цветных металлов. Если ветствующим образом выбрать порошки цветных металлов, то увеличиваетс  прочность, устойчивость к термическим воздействи м и коррозионна  устойчивость при одновременном повышении точности соблюдени  размеров или качества поверхности. Цветова  гамма оказываетс  превосходной, что приводит к увеличению стоимости готового продукта. Например, если от продукта требуетс  высока  прочность, то используетс  порошок хрома, если необходимо обеспечить высокую устойчивость к термическим воздействи м и коррозионную устойчивость, то эффективным  вл етс  применение порошков хрома, никел  и молибдена.

Таким образом, в качестве порошка цветного металла выбираетс  один или несколько порошков из группы, включающей порошки никел , хрома, марганца , молибдена, титана, меди, кобальта или вольфрама. Каждый из них спекаетс  в услови х смешивани  с порошком керамики, и отвержденный слой образуетс  за счет того, что происходит диффузионное св зывание на границе между порошками металлов и керамики .

t

В качестве порошков керамики при изготовлении модели выбираютс  порошки таких веществ, которые обладают малой деформацией при высокой температуре и которые легко соедин ютс  с порошками металлов. Например, нейтральные вещества, а именно муллит, спеченна  окись алюмини , расплавленна  окись алюмини , хромит или силимит, либо кислые вещества, которые представлены плавленной окисью кремни , циркони  и плавленным цирконом . Эти вещества пригодны в общем случае, но могут быть использованы

10

15

20

5

0

5

0

5

0

также и пелес мы, которые  вл ютс  основани ми, например магнези . В том случае, когда н качестве св зующего используетс  золь окиси кремни , то с учетом того, что он устой- чнн при значени х pii 2-4, можмо примен ть порошки нейтральных или кислых веществ, обладающих высоко:) устойчивостью к термическому воздействию .

I

При изготовлении модели предпочтительно , чтобы диаметр частиц металлического порошка в неспеченном виде составл л бы максимально 2 - 500 мкм, а размеры частиц порошка керамики 10 - 300 мкм. Порошки железа, особенно порошки чугуна, примен ют при размере частиц 50 - 500 мкм. Нижний предел обусловлен следующим: чем меньше величина диаметр- тем лучше способность к воспроиз едению неровности поверхности модели, но при этих услови х одновременно облегчаютс  услови  образовани  трещин. Верхний предел обусловлен тем, что свойства модели ухудшаютс  ввиду изпишней пористости и прочности. Таким иразом, значение диаметра выбираетс  соответствующим образом между указанными верхним и нижним пределами.

Получение требуемых конфигураций формующих моделей осуществл етс  путем заливани  смешанных веществ в . форме суспензии, приготовленной на предыдущей стадии, и ее затвердевани  (см. фиг. 8). Например, смесь веществ 19 заливаетс  в модельную раму 20, снабженную моделирующим элементом 21, после чего она остаетс  на воздухе в течение определенного промежутка времени. Полезным оказываетс  добавл ть отверждающий реагент дл  ускорени  процесса затвердевани , создавать вибрацию дл  облегчени  заполнени  или сжимани  смеси веществ. Форма или конфигураци  модельного элемента может быть точно передана при обеспечении требуемой текучести смешанного материала 19 и выборе соответствующих размеров металлических зерен и зерен керамики. Если штыри или трубки вставлены внутри рамки 20 модели при формовании смешанного материала, то г- результате получаютс  отверсти  12 или охлаждающие или подогревающие устройства 13, показанные на фиг.А.

После этого сформованное тело из модельной рамы подвергаетс  высушиванию на ьоздухе или с помощью пламени дл  предотвращени  образовани  трещин или напр жений и дл  испарени  спирта или поды, содержащихс  в св зующем, так что в результате происходит образование пористости (воздушных каналов). В случае ранее указанного высушивани  на воздухе выбранньй дл  этого промежуток времени составл ет 1 - 48 ч в соответствии с размером, формой модели и другими факторами. Процесс высушива- ни  ускор етс  при создании атмосферы , имеющей высокую температуру, или при тепловых ударах. В последнем случае примен ют высушивание пламенем, осуществл емое непосредственным воз- действием на тело штаменем дл  того, чтобы выжечь испар ющиес  материалы.

Сформованное тело прошедпее, операцию сушки, обладает в целом пористостью и может быть использовано в качестве модели дл  способов формовани , в которых не прикладываетс  давление. Однако механическа  прочность такой формующей модели низка, а долговечность недостаточна.

Б соответствии с изобретением сформованный материал 22 (см. фиг. 9) после высушивани  загружаетс  в нагревательную печь 23, где он подвергаетс  спеканию в окислитель- ной атмосфере с помощью теплового источника, которым  вл етс  нагре- вающий элемент сопротивлени  или газ. Окисл юща  атмосфера может быть обеспечена наличием воздуха или воз- духа, обогащенного кислородом, если

предусмотрено использование источника кислорода. Услови  спекани  завис т от вида металлических порошков, соотношени  компонентов в смеси,

размера модели, заданной пористости и других факторов, но в общем случае температура спекани  должна находитьс  в пределах 400 - 1500°С, продолжительность процесса спекани  составл - ет более 1 ч. Нижние пределы обоих параметров установлены в св зи с тем, что спекание окажетс  неудовлетворительным , и закрытый спеченный слой не будет образован, кроме того, не достигаетс  необходима  прочность, и долговечность полученной модели. Верхний предел значени  температуры спекани  устанончен на уровне 1500 С,

но и случае хотч и обрл .- г г л спеченный слой, погсрхность с i .пшиит- с  неровной, так что пропадает возможность воспроизведени  и снижаетс  точность выдерживани  размеров матрицы . Когда в качестве порошка металла используютс  порошки железа, верхний продел значени  температуры спе-- к ани  предпочтительно составл ет около 1000°С, точнее 850-950°С. Чем более продолжителен промежуток времени, в течение которого осуществл етс  спекание , тем более неровной получаетс  поверхность, в результате чего снижаетс  производительность труда.

Операцией спекани  в окислительной атмосфере обеспечиваетс  прогрес- сирование спекани  порошков керамики в формованном теле и спекание при окислении порошков металла, как видно из фиг. 9, отвержденный слой 2 растет в направлении внутренней части от поверхности тела 22. В этот момент испар ющиес  или расходуемые вещества имеюс нес  в сформованном теле, выжигаютс  так, что тело становитс  пористым. Когда процесс спекани  заканчиваетс , обеспечиваютс  наполнительные средства 24, как показано на фиг. 10, или обеспечиваетс  крышка или коробка 25, представленна  на фиг. 11, посредством чего получаетс  проницаема , обладающа  нужной долговечностью формующа  модель, содержаща  составной спеченный продукт.

Степень проницаемости (пористости) мож.ст регулироватьс  за счет сорта порошков металла и кзрамики, размера частиц порошков, величины соотношени  между металлическим порошком, порошком керамики и св зующим, услови  создани  вибрации или сжати  при заливке материала, услови  осуществлени  спекани  и прочности модели.

На фиг. 12 представлено соотношение между весовыми отношени ми в смеси св зующего и составных компонентов (металлические порошки + порошки керамики) и пористостью. Данные представлены дл  порошков чугуна, используемых в качестве металлических порошков (максимальный диаметр частиц 100 мкм), порошков-муллита (макси- . мальный диаметр частиц 100 мхм) этил- силиката, используемого в качестве св зующего, проведени  спекани  при 900°С в течение 1 ч. Из фиг.12 еледует , что пористость возрастает при уменьшении соотношений между ингредн- .ентами смеси. Этот факт может быть учтен экспериментально путем использовани  в качестве металлических порошков цветных металлов.

На фш. 13 показано, каким образом прочность на сжатие мен ет свои значени , если происходит изменение весовых соотношений между металлическими порошками и порошком керамики при сохранении посто нства соотношени  между св зующим и ингредиентами. Исследуемые пробы размером 10x20 мм, материалы и услови  спекани  соответствуют фиг. 12, причем соотношени  между количеством металлических порошков и порошков керамики выбирают в шести вариантах 4:1, 3:2,2; 5:2,5; 2:3; 1:4 и 0:5. Из фиг. 13 видно, что прочность, составл юща  более 100 кг/см2, получена во всех случа х, кроме соотношени  0:5, и, в частности , при смеси с равным содержанием металлических порошков и порошков керамики, причем это значение соответствует почти требуемому значению прочности. Во всех случа х, кроме соотношени  0:5, пористость составл ет 35 - 50%, причем пористость увеличиваетс  при-возрастании содержани  металлических порошков.

На фиг. 14-16 показано использование на практике проницаемой и долговечной модели. На фиг. 14 и 15 представлено осуществление формовани  с абсорбцией при отсутствии давлени , прикладываемого к расплавленным металлам , таким как алюминиевый сштав, медь или железо, причем жидкость или суспензированный материал - это фа нс , воск или огнеупорный материал.

На фиг. 16 представтено использование модели в абсорбционной системе низкого давлени  с использованием жидкого или суспензированного мате- риала, который представлен расплавленным металлом.

Пример 1. В качестве порошков металлов используют порошки на основе железа, после чего готов т опытные образцы проницаемых, имеющих большой срок службы формующих моделей, с которыми провод т испытани  в услови х, представленных в табл. 1. В данном примере отношение по весу в скеси металлических порошков и порошков керамики одинаковое.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

jкаjanHMH млтерм.и равномерно пере- мегп-шают дл  того, чтобы получить суспензию исследуемого материала. Эту суспензию выливают в раму модели, снабженную определенным рисунком. После удалени  св зующего из модели образцы A,S,C,F и (. высупивакгг посредством иоздействи  пламени в течение 0,5 ч, а обрлзцч D,E,H и I- высушивали на воздухе в течение 48 ч.

Хаждый из образцов помещают в электрическую лечь с нагревательными элементами сопротивлени  и спекаю-.- и, -воздухе. При этом получены долговечные модели с тре5у°мой проницаемостью , содержащие составные спеченные продукты.

Соотношение между прочностью на сжатие и временем спекани  представлено на фиг. 17, а соотношение между прочностью на сжатие и температурами спекани  на фиг. 18. Соотношение между временем проведени  спекани  и изменени ми веса спеченных изделий показано на фиг. 19.

Прочность на сжатие и вес увеличиваютс  по мере возрастани  промезгут- ка времени, в течение которого ведетс  спекание, и повышени  температуры, при которой осуществл етс  спекание. Железосодержащие материалы подвергают окислению и происходит образование отвержденного сло .

Образцы от F до J  вл ютс  сравнительными .

В образцах А-Е подтверждено вли ние быстрого нагреза и охлаждени  при повторении нагревани  до 800°С в течение 5 мин и охлаждени  до комнатной температуры в течение 5 кин. В результате не обнаружено трещин или других дефектов.

В образцах А и В исследовалось соотношение между временем спекани  (максимально 10 ч), толщиной отвгрж- денного сло  и пористостью при условий поддержани  пссто нства температуры спекани  (900°С). Результаты представлены на фиг. 20. Отвержденкый слой становитс  толще, а пористость ниже по мере увеличени  времени ГПР. кани . Таким образом пористость тоже можно контролировать, мен   продолжительность спекани .

Используют образец А из табл. 1, с помощью которого готов т чодель дл  формовки части автомобил  (вилки переключени ), размеры которой: длина

00, пшрина Wl   ныгот.1 : : при условии, что пористость .ЮГ , прочность на сжатие 850 кг/см2 толщина отверждекного сло  6 - Я мм. Модель, выполненна  в соответствии с изобретением , обладает проницаемостью и за- крытой поверхностью модели. Г, отношении образцов В-Е результаты anaj.o- гичны.

Поверхность модели промывают спиртовым раствором графит , причем мо v дель снабжена с.бсорбирую:тимн трубками , расположенна  сблку, л на другую часть нанос т заполнитель дл  уплот- нени  или покрыти  и модель включают в формующее устройство, показанное на фиг. 15. Формование осуществл ют под действием силы т жести алюмннчевого сплава АЛС-12, в то врем  как

20

абсорбци  обеспечивалась через абсорбирующие трубки при 700 мм рт.ст. Услович формовани : 700аС. Врем  фор меззгш  3 - 5 с, врем  отделени  от модели 15 - 50 с. Следовательно, рас плавленный материал тек плавно, без погружени , при этом способность к воспроизведению увеличилась в значительной степени по сравнению с простым формованием под действием силы т жести. Изделие оказалось закрытым во внутренней члсти.

Получены отливки толщиной 1,5 мм. Расплавленный материал поступает   укачанные части, получен формованный продукт малой толгвп н без дефектов. В отношении срока сдч-хбн не отмечалось никаких дефектов при исполь о- вании модели сзьпае 70 раз.

Образец В из табл. 1 использован при пористости 25%, прочности на сжатие 900 гг/см2 и тол ине отвержден- ного сло  5-7 мм, времени спекани  5ч.

Эту модель используют дл  испытаний , при этом ос ччествл ют заливание алюминиевого спллва (АЛС- . 2) в ходе формовани  при низком давлении, как показано на фиг. 16, при абсорбирую- тем воздействии, равном 700 мм рт.ст передаваемом через трубки, предусмотренные в боковых сторонах подвижной и неподвижной частой модели при температуре жлдьччсти 700°( ;, давлении 1,5 кг/смг, времени формовани  1 с и времени отделени  от модели 15 - 50 с. В результат точность формовани  в матрице в дополнение к преимуПССТВЛМ , . ilptL T .4i-M М Лор М ПРИ НИ 1Ч.М Д.2ГШ 111 :1 .

I

Используют о -.рл I M; Г., с помотаю модели получают изделие, нмекмчее о- рис гость, соответс гвууччум тиснению

А

кожи, при ус юнин Лормопанш : 100 (.

пр одолжи т ель и ос гь I

рлт:ерьг ллина

20, ширина 12Г и Тч-пмлна 30 -м

при пористости 2эХ ч тол route денного сло  3 мм.

Сюрмук из  модель .включена в фор- установку, предстап:тенн ю на фиг. 21. лист пластического мате- риапа Т ЛБ и толпиной 0,5 мм подвергнут вакуумной формовке при 90°С. Абсорбируюг:ин часток один р дентре модели, обО -печнвакн.ен формовак 1е с помощью вакуума, абсорбирование определ лось давлением 700 мм рт.ст.

Неровности поверхности пру воспро- нзведоши тиснени  кожи и неровность поверхности кета пластического ма- , получаемого г:рн аоспрон ве- денин с нспол} зонлннем аРсорбгр  , сравнивают с. исходной мод-л-.ью. Различие в неро нэсти ,у трем  элементами не гружено, следов.гтельно , обеспечено прекрасное аос.чрон ведение . Вакуумное формование L. использованием тон модели злннснг ст системы  лннки ;гернала, -т приставлкие оказываетс  более плоткмм за счет спекани , при этом образуетс  от- вержденный слой, обладлюрщ: проницаемостью , при использовании MO::CV.M по всей ее поверхности действует равномерное абсорОируюпее усилие.

Пример 2. В качестве порошков металла используют порошки металлов: никел , хрома, молибдена, меди и марганца . Готов т обладакмтне большим сроком службы формутог- е модели дл  проведени  нсследова и в услови х, которые определены дл  лучших из образцов в примере 1.

При изготовлении образцов от I до Р (см. табл. 2) исходную смесь подвергают равномерному перемешиванию чтобы подготовить суспензированные материалы, после чего эти материалы в форме суспензии заливают в рамки, где заложены основные модели блюд, изготавливаемых в других странах, сосудов, санитарных устройств, частей швейных, машин. Продукты используют в виде формующих моделей размерами 400x400x200 мм. После извлечени  затнорде 1 П1Х моделей п i рлмоь )(, IMU I-L высушивают с помопью гор чего вочдуха в течение 3 ч, а обратим ..- при непосредственном возденстштн нл них пламени. Спекание осуществл ют в пределах 900-1500°С в зависимости от условии дл  воздуха.

Дл  проницаемых моделей I,M,N,0 соотношени  между временем спекани  и прочностью на сжатие дл  посто нного значени  температуры спс-клнич представлены на фиг. 22, Соотношении между прочностью на схатне и темпер.i турой спекани  дл  моделей I и К при фиксированном значении времени спекани  (6 ч) представлены на фиг.23. Дл  моделей Т, и Р соотношение температурой спекани  и прочностью на изгиб при времени спекани  С ч представлено по фиг. 24. Модели L и Р содержали армирующие стекл нчьк: и стальные волокна.

Дл  образцов Y-P соотношени  мс:тс- ду временем спекани , толщиной от- вержденного сло  и пористостью при посто нном значении температуры спекани  1000°С представлены на фиг-25.

Б модел х по примеру 2 проницаемость выше, чем в случае использовани  порошков на основе железа по примеру 1 Сем. фиг. 20). Когда модель имеет малые размеры, отвержденный слой стремитс  к центру и проницаемость составл ет по крайней мере 201

Дл  образца М пористость 33%. С помодью этих образцов осуществл ют с юрмованне с продуванием изделий из пластика (передний бампер автомобил ) . В качестве пластического материала используют поливинштхлорид толщино : 2,5 мм. Давление продувани  33 кг см2. После сжимани  в раме прикладывают абсорбирующие усили  700 мм рт.ст. К  -Ъиг. 26 представлены дан0

о

rbopMvMi uiH мг u-ль ЧРЧНВЛ от хоро- rjt O1 вострой ini ,i,cMHi m,.i.

,lui .ч;1Я МТ1СЛНП из чнгто. меди, по;1, ,;ейстцром си :ы т жести игIIO lb iVWT bopMyWi OT-T MO., COOTHL TC :

прочую тбрлзцу N. Пористость модели 351. Толпина издели  1,3 мм, дличл 20 MVJ . Оормонлнне осутчестатчип при пониженном ;хт :i. Т рт.ст, 950°Г, з тичл; цЈ 3-5 с. Вр-ч  о тле. i .Vi. СТ ПОД ОЛИ 15 - 30 С. ПО

т чекное пдс-:ие не имело зо-чдулн-. чор н смор.;. .чи . Посл игп nbior-r.- Н-.1Ч г:лл. - тс-1енки 150 г з в ней О о5ч4n -Nt };o .

Таким , прр.;тложечн ч Лор - мучичл  модс..ь высокую износостойкость , М Очнилемость н пористое ; от 5 до ( грн точности нл сжатие lie менее ЭО г/см .

2i C о

и о б р е

е н н

Составна  идногостс;-.клч формучцл  модель, содЈ. ащак мет.гллокерамичес- Ю1Й материал .1 -.тлллниеских и кера- Mifxech3ix гторошкоз. компонентой и

св зующего н пыпол чгнка  из внутреннего н  апухного рлооч го слоев, о т л и ч   ю п л /1 с   тем, что, с целью обос ле-чечл  проницаемости модели и пористости от 5 до 63% при прочности модели ка сллтие не. ме:;се 100 кг/см2 , с  зутог .ее. со;:ег кит исгга- р ююсес  и рас ходу смые зегхества при соотношенш между Металлическими н керамическими порошковыми компонентами и св зующим, равном (2-5):(2-5):1, причем наружный рабочий слой выполнен спеченным с окисленной наружной поверхностью, а внутренний слой выполнен неспеч нным.

Примечание. 1. Этштсиликат соответствует растворимому в спирте

золю окиси кремни  плотностью 20% и содержащему 80% летучего вещества.

2.В качестве чугуна берут обычный чугун (3,0% С; 2,53% S; 0,43% Ми; 0,09% Р; 0,05% SeJ, а зерна получают размалыванием в молотковой мельнице.

3.Нержавеющую сталь получают при обработке само- в брацией, причем сечение треугольное. Л соответствует коэффициенту конверсии диаметра.

4.Размеры зерен максимальные дл  всех образцов за исключением Н. У образца Н зерна среднего диаметра,

Таблица2

окись кремни  , 21 % плотности

J

) У

Ni Ch

Q- o,

C; cva

КЭ

--J

-

I

Л5

t

i.

r°

Ni

QZ

Ы

г

L гпф

81 U / /

д-гпф

$ 2Пф

V/A

/,

//

jj x

23- 222 3

Фиг. Ю

40 30

20 Ю

i

/:ffl M f-7 /. 5 W W

Отношение количества сбщющего ксунпе керамического и металлического порошка

Фиг. 12

Фиг. 9

Фиг.  

t

. :

Прочность на сжатие , : кг/см2

Ј

сэ

-fc.елос

§ § §

N

§

§

л 5i

СЪ -fc1

§

с

i

.

Si

«v Ј

900

700

500

300

100

300

500700900

Температура спекани , °C

Фиг. 18

за

I

0,5 1 1,5 2

Вреп  спекани , гас Фиг. 19

3 21 I I

v

b. fS

.l ,, - J . .- ,, . /M x

.svyv ч ч У.уч Ч ч ч ЧЧхххч Кх

&/// /$(//Л////Л У//////////У/71

т

CF

1900

5°

$6001

i

300J

I

Л

j

9М С

1

3

J f S Ztet2ff

6 7 8 9 П 0 Вренл tnexmu, we.

J 4 tf/ww спекани  Фиг 22

5

о

гнз/j зпшвжэ DH чшэоннойц

8-1

1

§1

fc

it

53 Q 5. 1 §ft

«о §

X О

§ § § i §

5 га «ч «

iM/jii fnge/i он чшэоннойц

°.40 |

| 35 I JO

25

0

I t i 11 i ill i

1 2 3 4 5 6 7 в 9 10

врем  спекани , t

Фиг.25

О

23

Фиг. 25

10

5 6 7 в 9 10

врем  спекани , tac.

Јf.5

Длина, мм

Claims (1)

1. Форм у п а изобретения

   Составная износостойкая формующая модель, содержащая металлокерамический материал и металлических и керамических порошков·.·.· компонентов и связуюиего и выполненная из внутреннего и наружного рабочего слоев, о г л и ч .а ю щ л я с я тем, что, с целью обеспечения проницаемости модели и пористости от 5 до 602 при прочности модели на сжатие не менее 100 кг/см² , связующее, содержит испаряюыиеся и расходуемые вещества при соотношении между Металлическими и керамическими порошковыми компонентами и связующим, равном (2-5):(2-5):1, причем наружный рабочий слой выполнен спеченным с окисленной наружной поверхностью, а внутренний слой выполнен неспеченным.