SU759205A1 - Способ изготовления керамических стержней для оформления полостей сложнопрофильных отливок 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к производству керамических изделий на основе , окиси алюминия'твердофазовым спеканием и может быть использовано, например, при изготовлений стержней,ойорм- 5 ляющих внутреннюю полость сложнопрофильных отливок из чугуна, сплавов на медной основе и жаропрочных сплавов.

Известны способы изготовления стержней на основе окиси алюминия твердофа- 10 з'овым спеканием, которые позволяют получать сложнопрофильные пустотелые отливки с высокой степенью точности, варьирование зернового состава, режимов обжига и другихтехнологических )5 параметров позволяет регулировать в известных пределах такие свойства стержней как газопроницаемость, жаррстойкость, прочность и т.д.[1) и [2].

йайболее близким к предлагаемому; 20 по технической сущности идостигаемоМу эффекту является способ изготовления, к ерамиче ских изделий, включающий операции получения минеральной компо-; зйцйй(«змеси электрокорунда 1* 10 и № 3 25 и глинозема с добавкой двуокиси циркония,стабилизированной окисью кальция) , ее пластификаций термопластич(йЫМ пластификатором, получения шликера, формования стержней в технологичес2

кой оснастке и твердофазового спекания в засыпке глинозема при 1160— 1200°с в течение 8-10 ч И .

Известные способы не могут обеспечить керамическому стержню повышенную прочность при температуре окружающей среды, чтобы обеспечить его целостность на всех Этапах технологического процесса изготовления Оболочковой форма по выплавляемом моделям, и иметь минимальную прочность для полного и быстрого удаления керамики СТёржмя из отливки.

Цель изобретения —улучшение термоМеканическихсвойств стержней при сохранении способности разупрочнения в воде. .

Поставленная цель достигается тем, что сразу после ТвердОфаэОвого спекании стержень пропитывают насыщенным водным раствором карбоната калия, а затем производят термообработку и последующее охлаждение на воздухе, причем термообработку стержней производят при 900-1000 ®С в течение 34 ч. "/

На чертеже представлены диаграммы температурной зависимости предела прочности при изгибе керамического стержня, изготовленного по предлагав3

759205

4

мему способу,и стержня, изготовленногопо известному способу.

П р и м е р . Изготавливают керамичёские стержни горячим 'литьем под дав' лением из термопластичйой массы состоящей из 90 вёс.% минеральной композиции: электрокорунд № 10 - 50%, 5

электрокорунд № 3 - 25%, глинозем, обожженный при 1420°С(фракции 3 мкм)20 вес. двуокись циркония стабилизированная'СаО, сг/еченн'ая или плавленная (фракции 3 мкм) - 5 вес. % и 10 вес. % термопластичного органического пластификатора (воск пчелиннй - 15 вес. %, парафин - 85 вес.%). .Твердофазовое спекание производят в засыпке глинозема при 1150-1200°С в 15 течение Ϊ0 ч. Спеченные керамические стержни пропитывают насыщенным водным раствором карбоната калия и термообрабатывают в драйерах по режиму'

50°С в ч до 200°С. Это необходимо для 20 медленного и 'полного удаления воды .

Из порового пространства. керамического стержня. Далее повышают температуру до 900-1000°С (скорость изменения температуры не лимитируется)выдерживают 3-4 ч, .что необходимо для обеспечения полноты ‘ синтеза алюмината калия и потом охлаждают в драйерах ·. на воздухе.

Сравнительное исследование температурной зависимости предела прочности 30 при изгибе керамического стержня,' изготавливаемого по известному способу и стержня, изготавливаемого по предлагаемому способу, Доказывает. что уменьшение предела прочности при из- 35 гибе с увеличением температуры испы• та‘нйя у стержня, изготавливаемого по предлагаемому способу мёнёёинтенсивное, чем у стержня, Изготавливаемого по известному. Например, при темпера- дц Туре испытания 1300-1350°С, которая соответствует температурепрогрева стержня в процессе заливки формы расплавом, предел прочности при изгибе стержня, изготавливаемого по предлагаемому способу примерно в три раза больше, чем у стержня, изготавливаемого по Известному способу.

Вздержка драйеров со стержнями при 900-1000°С в рабочей камере печи в 50 течение 3-4 ч необходима для того, чтобы обеспечить прогрев драйеров сс стержнями до указанной температуры и наиболее полное удаление из пор стержня углекислого газа, образующе- 55 гося при разложении карбоната калия. Дополнительные исследования и опытные работы показывают, что время завершения синтеза алюмината калия в стержнях колеблется от 1 до 4 ч в зависимости от конфигурации и размеров 60 стержня, конструкции драйеров и объема рабочей камеры прокалочной печи.

Водный раствор карбоната калия прочитывает керамический стержень на всю глубину. В процессе тормообработ-' 65

ки синтез алюмината калия идет по всей толщине керамического стержня на внутренней поверхности пор, замещая окись алюминия в зонах спекания зерен корунда,Это приводит к тому, что В зонах спекания зерен корунда окись ; алюминия частично или полностью переходит в водорастворимый алюминат калия. Как показывают результаты исследования, толщина слоя алюмината калия на поверхности зерен корунда колеблется от 3 мкм до 60 мкм в эависимос'ти от размера зерна.

При проведении опытных работ по проверке преимуществ предлагаемого способа отливают 96 лопаток 11Д с внутренней полостью оформляемой керамическим стержнем на основе окиси алюминия, Стержень предварительно обрабатывают предлагаемым способом. Лопатки отливают из жаропрочного сплава типа /КС. Контроль отлитых лопаток на соответствие техническим условиям показывает, что коробления и слома стержней при прокаливании формы и заливки ее расплавом не наблюдается, химическое взаимодействие Сплава и материала стержня отсутствует. Удаление стерхней_>раэупрочненных в йоде,производят На устайОвк'ё Злектрогидравлического удара Э1-У-400 за 1-1,5 мин, что примерно в10 раз быстрее чем удаление стержня Необработанного по предлагаемому способу.

Сравнение пределов прочности при изгибе стержней доказывает, что после растворения в воде алюмината калия стержень, изготавливаемый по известному способу, имеет в 15-20 раз большей предел прочности при изгибе'. Это, например, позволяет удалять из отливки керамику стержня, изготовленного по предлагаемому способу, с помощью злектрогидравлического удара при одинаковой мощности разряда быстрее в 10-15 раз.

Предлагаемый способ изготовления стержней.позволяет, по'сравнению с известными, сократить в 1,5—2 раза брак отливок,вызванный поломкой стержня при заливке формы расплавом, ликвидировать брак отливок, вызванный длительным воздействием гидравлических ударов при гидроочистке от керамики стержня, повысить эффективность гидравлической очистки отливок от керамики стержня, заключающееся в сокращении в 10-15 раз времени, необходимого для полного удаления керамики стержня, что позволит значительно повысить качество сложнопрофильных пустотелых Отливок, внутренняя полость которых оформляется спекаемыми керамическими стержнями.

Claims (2)

Формула изобретения

1. Способ изготовления керамических стержней для оформления полостей сложнопрофильных отливок, включающий

759205

6

формообразование стержня на основе окиси алюминия в технологической оснастке, последующее твердофазовое спекание в засыпке глинозема, отличающийся тем, что, с целью улучшения термомеханических свойств стержней при сохранении способности разупрочнения в воде, сразу после твердофазового спекания стержень пропитывают насыщенным водным раствором карбоната калия, а затем производят термообработку и последующее охлаждение на воздухе.

2. Способ по π. 1, о т л и ч а. гоад и й с я тем, что термообработку стержней производят при 900-1000°С в течение 3-4 ч.