Способ нанесения пиролитического углерода на литейные формы с изолированной рабочей полостью

фаблютеки 1.: О П И С А Н И Е иц 664741ИЗОБРЕТЕНИЯ Сове Советских Социалистических Республик: ъ"Гасударственный комитет 1) Дополнительное к авт. свид-ву2) Заявлено 03,01.77 (21) 243794/2251) М Кл,еВ 22 С 3/О ем заявки Ме рисоедин 23) Приоритет43) Опубликовано45) Дата опублик 30.05.79. Бюллетсис,го 20вания описания 30.05.79 па делам изобретений и открытий(53 2) Авторыизобретения В, М, Александров, Ю. П, Васин, Б, А. Кулаков и В. И. Коновало 1) Заявитель Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомол 54) СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПИРОЛИТИЧЕСКОГО УГЛЕРО НА ЛИТЕЙНЫЕ ФОРМЫ С ИЗОЛИРОВАННОЙ РАБОЧЕИ ПОЛОСТЬЮ5 Изобретение относится к литейному производству, а именно к способам нанесения покрытия из пиролитического углерода на литейные формы для литья тугоплавких металлов и сплавов.Известен способ нанесения пиролитического углерода на литейные формы, заформованные в зернистую засыпку, путем обработки их смесью углеводородных и инертного газов 1,Наиболсе близким по технической сущности и достигаемому рсзучьтату является способ, согласно которому нанесение пироуглсрода на рабочую поверхность керамических форм осуществляется в свободном объеме при пиролизном разложении углеводородных газов, подающихся в печь или ре- актор с предварительно нагретыми до 750 - 1250 С формами, в смеси до 90% объема с инертными газами разбавителями, например водородом, аргоном, азотом и др. 2,1-1 едостатками такого процесса, особенно в случае его прйменения длл нанесения слоя пиролитического углерода на формы с изолированной рабочей поверхностью, являются отсутствие оптимальной связи между расходом газов и количеством, весом, габаритами литейных форм, а также временем пребывания газов в реакционном пространстве, т. е. размерами реактора. Поэтому расход газовои смеси следует относить не к единице площади поперечного сечения реактора, как в известном способе, а к единице веса установленных в него литейных форм.С цельо оптимизации расхода газов от количества, веса и габаритов литейных форм обработку последних газами осуществляют при их удельном расходе 60 в 4 л/и иа 1 кг .читсиной формы и их относительной объемной скорости 10 - 85 ч-.Способ осуществляют следующим образом.Керамические формы, изготовленные по выплавллсмым моде.плм, устанавлива 1 от в реактор со свободным объемом и изопируют их внутренний объем от объема реактора, Затем формы нагревают до заданных температур и через реактор пропускают смесь углеводородного и инертного газов, которая фильтрустсл через стенку формы от наружной поверхности к внутренней, разлагаясь с отложением пиролитичсского углерода. Продукты реакции и остатки неразложившегося газа из объема формы выходят непосредственно в атмосферу, где догорают,Нижний удельный расход газов 60 л/ч па 1 кг ограничен верхним значением проницаемости форм. Он используется для форм664741 10 15 20 25 30 35 Составитель И, КуницкаяРедактор 3, Ходакова Техред Н. Строганова Корректор И, Позйяковская Заказ 836/4 Изд.342 Тираж 944 Подписное НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Типография, и р. Сапунова, 2 с высокой проницаеМостЬ 1 о, например 4,8 10-" м, и при верхних пределах температур порядка 1100 в 12 С, когда наблюдаются высокие скорости химической реакции термического разложения, например пропана. При данной проницаемости форм нижние значения удельного расхода газов обеспечивают осаждение необходимого количества пиролитического углерода до 4 - 5,5 вес; %. Дальнейшее понижение удельного расхода уже не обеспечивает осаждение данного количества пиролитического углерода, так как снижается скорость фильтрации газа через формы и процесс становится нетехнологичным.Верхний предел удельного расхода газов 480 л/ч на 1 кг ограничен нижним значением проницаемости форм, например 0,8 10 - " м, а также нижним диапазоном температур 750 - 850 С, когда скорости отложения пироуглерода в несколько раз ниже, чем при 1100 - 1250 С.Дальнейшее повышение расхода газов не приводит к существенному увеличению скорости отложения пиролитического углерода, а лишь снижает коэффициент использования газа.Наряду с удельным расходом газов на единицу веса форм важное значение имеет относительная объемная скорость (время пребывания газов в реакторе), представляющая собой отношение расхода газа к объему реактора, т, е. кратность обмена газа в реакторе за единицу времени. Относительная объемная скорость определяет степень прогрева газов, а также степень их использования и зависит от коэффициента заполнения реактора, т. е, отношения объема одновременно обрабатывасмых форм к объему реактора,Верхний предел относительной объемной скорости 85 ч -соответствует коэффициенту заполнения 0,7, когда одновременно обрабатывается максимально возможное для выбранного реактора количество форм.Нижний предел относительной объемной скорости 10 ч -соответствует коэффициенту заполнения 0,1, когда одновременно обрабатывается минимальное количество форм.В ходе процесса в реакторе создается избыточное газовое давление порядка 0,025 - 0,50 ати, вызывающее принудительную фильтрацию газов через стенки формы, что способствует повышению скорости и равномерности осаждения пиролитйческого угле рода.Продолжительность процесса в зависимости от толщины стенки отливки составляет 45 - 90 мин, что обеспечивает осаждение на внутренней рабочей поверхности форм до 4 - 5,5 вес, /, пиролитического углерода,П р и м е р. Керамические электрокорундовые восьмислойные формы по выплавляемым моделям проницаемостью 2,5 10 - з и помещают в реактор и изолируют их внутренний объем от объема реактора. Коэффициент заполнения реактора составляет 0,3. Затем реактор с формами нагревают до 940 - 970 С. По достижен и и з ада иной температуры через реактор пропускают смесь углсводородного и инертного газов, содержащую 65% объема пропана и 35% объема аргона, при удсльном расходе 180 л/ч на 1 кг форм и относительной объемной скорости 36 ч в . Избыточное давление в реакторе составляет 0,15 ати. При продолжительности процесса 60 мин на внутренней рабочей поверхности формы было осаждено 4,5 вес, /о пиролитического углерода. Качество получаемых титановых отливок соответству ет ТУ 01 - 294.Предлагаемый способ обеспечивает оптимизацию расхода газов от количества, веса, габаритов литейных форм, размеров реактора и тем самым позволяет существенно снизить общий расход как углеводородного, так и инертного газов. формула изобретенияСпособ нанесения пиролитического углерода на литейные формы с изолированной рабочей полостью, изготовляемых преимущественно по выплавляемым моделям, вклю 40 чающий обработку нагретых литейныхформ газовой смесью из углеводородов иинертных газов, отличающийся тем,что, с целью оптимизации расхода газов отколичества, веса и габаритов литейныхформ, обработку последних газами осуществляют при их удельном расходе 60 в 4 л/чна 1 кг литейной формы и их относительной объемной скорости 10 - 85 ч-.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Заявка Мв 2327805/02, кл. В 22 С 9/04,1976, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.2, Авторское свидетельство СССР55 Юв 346015, кл. В 22 С 9/04, 1968.