Способ изготовления керамических стержней из пластифицированного шликера

,7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ СТЕРЖНЕЙ ИЗ ПЛАСТИФИЦИРОВАНОГО ШЛИКЕРА, используемых для пол.ЯО 1242292 чения литья по выплавляемым моделям,включающий прессование пластифицированного шликера, нагрев стержней ипоследующее спекание в печи с окислительной средой и охлаждение их, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения качества стержней засчет повышения их геометрической точности и стабильности прочностныхсвойств, на всю поверхность стержнейперед нагревом их в печи наносят изолирующий слой из парафино-глиноземной смеси с последующим послойнымнанесением керамической суспензии наэтилсиликатном связующем и обсыпкойкаждого слоя электрокорундом, а после охлаждения стержней полученнуюна них керамическую оболочку разрезают до наружной поверхности стержняи извлекают стержень.1 О 15 20 30 35 45 50 55 1 124Изобретение относится к литейномупроизводству, а именно к способам изготовления керамических стержней . для получения полостей в отливках из сложнолегированных сталей и сплавов.Цель изобретения - улучшение качества стержней за счет повышения их геометрической точности и стабильности прочностных свойств.Сущность способа изготовления керамических стержней заключается,в том, что перед помещением "сырого" стержня в обжигательную печь на его поверхность наносят разделительный слой глинозема толщиной 0,5-1,5 мм. Чтобы глинозем удерживался на поверхности объемного стержня, его смешивают с клеящим веществом (раствор декстрина, казеин, ПАВ и др,) или с расплавом парафина. Нанесение разделительного слоя на поверхность "сырого" стержня осуществляют вручную кистью или пульверизатором.После нанесения разделительного тонкого глиноземного слоя "сырои" стержень подвергают со всех сторон послойному покрытию огнеупорной обо"лочкой состава и свойств, аналогичных оболочке, применяемой для получения форм точного литья. После нанесения огнеупорной оболочки, толщину которой определяют опытным путем в зависимости от габаритов и сложности "сырого" стержня, их напрвляют в печи на обжиг по принятым режимам. При этом отсутствуют керамические короба, их заменяют простые керамические подставки или подсыпка из огнеупорного порошка на поде печи или тележке методической печи. Ободочка, выполненная послойно методом обмазки огнеупорной суспензии с последующей присыпкой порошкообраэным огнеупорным материалом, имеет открытую пористость до 30-40%. Это способствует тому, что при нагреве парафии иэ технологической связки (пластификатора) в "сыром" стержне через разделительный слой глинозема мигрирует в оболочку и испаряется с ее внешней поверхности.Геометрия стрежня обеспечивается многослойной оболочкой, эквидистантно нанесенной вокруг стержня. Практически все точки поверхности "сырого" стержня при обжиге нагреваются одновременно. 2292 . 2Выдержку в иэотермических условиях следует определять только для выравнивания температурного поля внутри самого стержня. Внутренние напряжения в стержнев этих условиях минимальны, коробление стержня практически полностью отсутствует.На фиг. 1 и 2 иллюстрируется способ изготовления предлагаемых керамических стержней для получения закрытого рабочего класса колеса специального насоса, отливаемого иэ нержавеющей стали Х 18 Н 9 ТЛ (на фиг. 1 керамический стержень с нанесенной огнеупорной оболочкой, готовый к на-,греву и спеканию, на фиг. 2 - извлечение керамического стержня из огнеупорной оболочки после нагрева и спекания) . Максимальный диаметр стержня со знаком 260 мм, максимальная толщина стержня со знаком .54 мм, минимальная толщина стержня в зоне щели по ободу колеса - 3,5 мм,Литье предназначено для ремонтных целей и представляет собой индивиду-, альную продукцию, для которой изготовление специальных керамических коробов.и рихтовочного дройера нерентабельно.Способ для данного случая выполняют в слцующей последовательности операций. Прессуют разогретый до 70 С (343 К) пластифицированный шликер состава КМК (корундо-маршалитовая с карбонатом кальция), в металлическую прессформу при давлении в прессовом стакане 0,245 МПа. (2,5 ати).После технологической выдержки в течение 5-8 мин пресс-" орму разбирают, Получившийся "сырой" стержень 1 оставляют на одной иэ половинок прессформы (фиг. 1), Отверстия в "сыром" стержне, формирующие центральную часть колеса и перья крыльчатки, заклеивают парафинированным листом беэзольного фильтра 2. На поверхность стержня и беэзольного фильтра кистью наносят равномерный разделительный слой 3 парафиноглиноземной смеси (1:3 по весу) толщиной 0,5-1,5 мм. При этом в направлении предполагаемой усадки стержня разделительный слой выполняют до 3,5 мм (эаплечики знаковой части обо. - да рабочего колеса).%3 1242Устанавливают наполнительную рамку, высота которой превьппает высотустержня на 20-30 мм. Полость накопительной рамки заполняют электрокорундом с зерном ВУ .50 или 63; Поверх 5электрокорунда укладывают слой поролона толщиной 10-15 мм и плотно прижимают к половине пресс-Формы черезрамку .плитой.В сжатом состоянии всю систему 10кантуют на 180 и устанавливают наоплиту,Зажимы освобождают и со стержняснимают половину оставшейся прессформы. Полости стержня, формирующие 15центральную часть колеса и перьякрыльчатки, засыпают глиноземом 4(фиг. 1) до верхнего среза отверстий.Заклеивают парафинированным беззольным фильтром 2 срезы отверстий Ю(Фиг. 1). Повторяют операции дляформирования разделительного слоя 3,покрывающего оставшуюся часть стержня и парафинированного фильтра 2.После полного остывания "сырого" 25стержня, покрытого раздельным слоем,его снимают с электрокорундовой подложки. Наповерхности разделительного слоя формируют послойно оболочку 5с использованием огнеупорной суспен- ЗОзии дистенсиллиманита в гидролизованном растворе ЭТС(этилсиликат 40) и присыпки из белого электрокорунда ЭБ В 20 на первый слой иЭБ В 50 на последующие слои. Количе-.:ство слоев, наносимых на "сырой"стержень, покрытый разделительнымглиноземом, девять (Фиг. 1).После Формирования оболочки 5стерженьиз пластифицированного шпикера направляют в электрическую высокотемпературную печь с силитовыминагревателями и устанавливают в камере печи на керамической подставкегоризонтально. 45Обжиг "сырых" стержней проводятв окислительной атмосфере при следующих режимах: нагрев со скоростью25-50 С/ч до 400 С, нагрев со скоросо отью 50 С/ч в диапазоне, температур 50400-600 С, выдержка.при 60020 Св течение не менее 20 ч, прямой,подъем температуры с печью до 1350оф 50 С с выдержкой не менее 10 ч, охлаждение с.открытой дверцей до 50100 С.В процессе обжига парафин и беззольный фильтр выгорают и между про 292 4каленным стержнем 1 и оболочкой 5находится слой глинозема, такого же,как был заложен в полости 4.Для извлечения стержня из оболочки выполняют в диске надрез по образующей вулканитовым кругом толщиной3-5 мм,За счет легкого постукивания деревянной киянкой по оболочке, она понадрезу раскалывается и из нее извлекается стержень (фиг. 2) .Дальнейшие операции по очисткестержня .от остатков глинозема, проверке его контролерами ОТК проводятпо установленной в цехе схеме.Из 100 стержней рабочего колесанасоса, изготовленных попредлагаемой технологии, не было ни одногостержня, забракованного по наличиюдефектов или короблению.Для сравнительной оценки способовпрокаливания подготовлена серия "сырых" образцов из пластифицированногошликера КМК, который употребляетсяпри изготовлении стержня рабочегоколеса насоса. При этом изготавливаются образцы для проверки прочностипрокаленных образцов на изгиб прикомнатной температуре (б ,. 20 С)40 шт., на изгиб при заливке металлав Форму 20 шт., на прогиб стержняиэ-за затрудненного. термического удлинения при заливке металла в форму20 шт.Часть образцов прокаливается посерийной технологии в засыпке глинозема в шамотных коробах, равная частьих прокаливается после нанесения наних огнеупорной оболочки по предлагаемой технологии, При этом разделительный слой получают эа счет нанесения кистью расплава парафина, вкоторой замешан глинозем той же партии, что и для формовки образцов присерийном способе прокалки. В качестве дрейера используется стекло толщиной 5-8 мм. Образцы группируются по5 шт. с расстоянием между ними не менее 8 мм, пространство между образцами на половину толщины образца заполняется парафино-глиноземной смесью.На разделительный слой наносят четыре слоя огнеупорной оболочки и прокаливают по указанному вьппе режиму совместно с образцами, заформованными вглинозем.ЪПосле проведения режима обжйгаоболочки разбиваются и образцы извле1242292 Способ обжига Стрелапрогибаобразцав момент Прочность на изгиб при о иэгСтрела продольногопрогиба вмомент заШероховатостьвнутренней полости пробы толщиной 2.мм Номинальноеотклонение,СреднеезначениеМПа заливки, мй ливки отвзаимодействия сформой,мм от среднегозначения,Обжиг в оболочке 15,2 0,1 0,3 2,5 Обжиг в засыпке глинозема 12 19,4 0,8 0,5 К 20 ЧЛая жарю Составитель В.Деевехред М.Ходанич КорректорМ.Шароши ктор Е,П аказ 3648/1 57 Подписнго комитета СССРний и открытийРаушская наб., д. Тираж НИИПИ Государственн по делам изобрете 13035, Москва, ЖПроизводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Про каются из оболочки . и очищаются от остатков глинозема. Одновременно расформовываются образцы , прошедшие обжиг в засыпке иэ глинозема,Усредненные результаты испытаний прочности на изгиб при комнатной температуре (40 измеренийпо каждому 1 О виду образцов) и обмеры стрел прогиба технолегических йроб (8 измерений по каждому виду: образцов) приведены в таблице,Использование способа по изобретению изготовления стержней иэ пластифицированного шликера позволяет в индивидуальном и мелкосерийном производстве резко сократить объем инструментальных работ по изготовлению оснастки, полностью устранить потреб 4ность в керамических коробах для формовки "сырых" стержнейв глиноземе, а также операции формовки, что снижает расход глинозема, уменьшает трудоемкость и устраняет необходимость в устройстве специальных рабочих мест.