Способ нанесения пиролитического углерода на литейные керамические формы

(53) УДК 621.744,.079: 621.74, .045 (088,8) ло делам изобретений и открытийОпубликовано 23.07.80. Бюллетень27 Дата опубликования описания 23.07.80(72) Авторы изобретения А. С. Алешин, В, А. Дубровский, Н. А. Зеленин и Е. И. Сумин Пермский моторостроительный завоц имени Сверцаова(54) СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПИРОЛИТИЧЕСКОГО УГЛЕРОДА НА ЛИТЕЙНЫЕ КЕРАМИЧЕСКИЕ ФОРМЬ 11Изобретение относится к литейному производству, а именно к способам нанесения пиролитического углерода на литейные, преимущественно неразъемные, керамические формы.Известен способ нанесения пиролити 5 ческого углерода на литейные разъемные формы в "кипящем слое с графитовым наполнителем гоОднако такой способ может быть использован только цля разъемных форм,Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ нанесения, пиролитического углероца на литейные не- разъемные формы, включающий их предварительный нагрев до 800-1300 С и диффузию углеродистого газа в емкости с принудительной его подачей в рабочую по- о лость формы 2 .Однако при таком способе имеют место сажистые отложения на рабочей поверхности формы и нецостаточная равно-мерность распрецеления пироуглероца по их толщине.Целью изобретения является уменьшение сажпстых отложений на рабочей поверхности форм и улучшение равномерности распределения пироуглероца по их толщине. Это достигается тем, что обдув формы осуществляют газовой смесью состава, об,%:Ароматическиеуглеводородыили их производные 2 О,0-65,0Инертный газ 35,0-80,0 в течение 6-10 час в направлении от наружной к ее внутренним поверхностям. Принуцительный обдув газовой смеси осуществляют вентилятором (поток газа "закручивают), при этом литниковые от- верстпя формы закрывают керамическими пробками.Параметры процесса пиролиза Состояние пироуглеродногопокрытия Класс углеводородови его групповойсостав содержание углерода вформе,вес,% расходинертного расход уг леводород ного газа,об.% температура,фСвремяпроцесса,час газа, об.% П арафиновый углеводород Пироуглерод навнутренней поверхности формы чер-80 8 А лефииц - 10,218,8% ного цвето 2,5 60 8 30 8 40 Внутри формы много сажи2,3 70 Сц нитиц С ме.сьАроматический углеводород 16,456,3% 1000-1050 20 80 8 Пироуглерод ця вцутренней и наружной поверхностях форм черного цвета, Внутри форм л 1 цого сввп 1,45 Парафин 27-69% Н афтецы 16,7- 49,7% 60 8 30 8 2,0 70 3 74Осаждецие пироуглерода ведут до сквозного цосыщеция формы пироуглеродом це менее 3 вес,%.Йля сокращения времени обработки форм их изготавливают пористыми и газопроцицаемыми любыми известными способами, например, добавлением органического вещества в огнеупорную суспензию.Н качестве ароматических углеводорсдов применяют бензол, нафталин, в качест- ве производных ароматических углеводородов - толу ол.Сущность способа заключается в следующем.Формы помещают в муфельцую печь и нагревают до 900-1100 С. Затем туда подают в заданном соотношении условную смесь и с помощью вентилятора принудительно нагйетают закрученный газовый поток, омывающий формы снизу вверх по винтовой линии, Из газовой смеси, проникающей в поры стенок формы и далее в ее рабочую полость, осаждается пиролити ческий углерод в течение 6-10 час не менее 3,0 вес,%.Для исключения попадания газового потока из полости печи, впутрь формы литникэвые отверстия перед сапкой форм в печьйакрывают керамичес кими пробками,После окончания насыщения формы пироуглеродом подачу газовой смеси прекра шают и после охлаждения печи вместе с формами до А 500 С их извлекают пз печи и охлаждают на воздухе. Порофиц - 81,2- 1000-1050 2089,8% 9538 4При нанесении пиролитцческого углерода предлагаемым способом применяютароматические углеводороды, у которыхС:Н = 1. Применение этих углеводородовнаиболее эффективно, так как они даютвозможность осаждать пироуглерод выськой чистоты на,рабочей поверхности формы и наносить его в минимально короткоевремя. Исходя из резко тормозящего влияния водорода на скорость осажденияпиролитического углерода, неэффективноприменение углеводородов, у которыхС:Н меньше 1.Концентрация арома тических углеводо 15, родов в составе газовой смеси не должна превышать некоторой, так называемойпороговой"концентрации, выше которойпироуглерод отлагается в виде сажи. Винтервале температур 900-1100 Спри применении их 20% продолжительностьпроцесса обработки составляет 10-12 час,а при концентрации 65% наступает "пороговая концентрация", выше которой наряду с появлением сажистых отложений на25 рабочей поверхности форм возможна преждевременная закупорка пор формы, препяз- ствующая дальнейшей диффузии пиролитического углерода,Оптимальная температура процесса1000-1056 С,оптимадьная концентрацияароматических углеводородов 40-50%.Примеры получения пироуглеродногопокрытия и его качества при примененииразличных углеводородов приведены нижев таблице.6Продолжение таблицы Класс угл и его грусос тав П арафиновые углеводороды СН - метан 1000-1050 20 80 8 1,2 40 1,6 С Н - пропан р В 70 1,8 20 1,4 70 30 8 1,9 А роматический углеводород С Н - 100 Ъ С Н - 100% Пироуглерод нявнутренней и наружной поверхностиях светлого цвета, Сажи внутриформы нет 1000-1050 20 80 8 1000-1 050 40 60 8 3,0 4,8 30 8 70 Бензол Ароматический углеводород С ОН 8 - 1 00% 1000-1050 20 80 8 3,6 5,2 40 60 8 70 30 8 Нафталин 7,1 3,0 20 80 4,2 40 60 70 30 Толу ол- повышение прочности форм в 2-3 раза, что позволяет повысить надежность форм от разрушения при центробежной заливке и увеличить металлоемкость формы при литье по выплавляемым моделям. формула изобретенияСпособ нанесения пиролитического углерода на литейные керамические формы, включающий их предварительный нагрев до 900-1100 С и принудительный обдув газовой смесью, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения сажистых отложений на рабочей поверхС Но - бутан 1000-1050 40 Производные аромати-1050ческого углеводородаСвязно Применение ароматических углеводородов. эффективно как с точки зрения чистоты пиролитического углерода, так и вре-,мени обработки форм,Предлагаемый способ нанесения пироуглерода обеспечивает:- полноту содержания пироуглерода навнутренней поверхности форм любой Геометрической сложности без образованиясажистых отложений,- повышение теилонроводности форм,что важно для литья из титановых сплавов; 60 8 30 8 80 8 60 8 Пироуглерод ня внутренней и наружной поверхностях форм черного цвета. Внутри имеются участки с сяжистым покры- тием Пироуглерод ня внутренней поверхности формсветло-серого цвета. Саживнутри форм нет Пироуглерод иявнутренней и няруж но й поверхностях форм светлосерого цвета.Сажи внутри форм нет7ности формы и улучшения равномерности распределения пироуглерода по толщине формы, обдув формы осуществляют газовой смесью состава, об.%:Ароматические.углеводороды илиих производные .20,0-65,0 Инертный газ 35,0-80,0 749538 8 в течение 6-10 час в направлении от наружной к ее внутренним поверхностям. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Иу 289867, кл. В 22 С 3/00, 1972,2. Авторское свидетельство СССР Ы 426741, кл. В 22 С 3/00, 1972,Составитель Н. ЧапчиковРедактор М, Рогова Техред А, Шепанская Корректор С. ШекмарЗаказ 4514/6 Тираж889 Подписное ЦНИИ ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж 35,Раушская наб., д, 4/5 филиал ППП Патент," г. Ужгород, ул. Проектная, 4