Форма для получения углеродных изделий

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 251273 (21)1979902/29-26 Союз Советских Социалистических Республик(51)М. КЛ. В 28 В 7/00 С 01 В 31/02 с присоединением заявки М -Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) ФОРМА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДНЫХ ИЗДЕЛИЙО Изобретение относится к техникеполучения углеродных и углеродосодержащих материалов на пироуглеродной связке, применяемых, например,в реакторостроении. Эти материалыобладают рядом преимуществ по сравнению с обычными углеграфитовыми материалами, в частности имеют значительно более высокие прочностныехарактеристики, низкую гаэопроницаемость и поэтому являются перспективными для использования в ядерной,ракетной, электрохимической и т.д.технике,Известна разъемная пресс-форма длядвухстороннего прессования металлокерамических изделий иэ порошковыхс разъемными подпружиненнымиматрицами, установленными в разъемной конусной обойме 1, Данная пресс-Форма непригодна для формования иэделийиз углеродных порошков методом пиролиза углеводородовПрототипом изобретения являетсяформа для получения углеродных изделий иэ углеродных порошков методомпиролиэа углеводородов, представляюаая собой гаэопроницаемый жесткийкаркас из углеродной ткани или металлической сетки в форме цилиндра. По оси Формы установлен трубчатыйнагревательный элемент иэ пористогографита 2. При изготовлении крупногабаритных изделий применение данной формы приводит к повышенному проценту брака, обусловленному низкоймеханической прочностью каркаса,Повышение механической прочностикаркаса за счет увеличения его толшины приводит к снижению его гаэопроницаэмости, а, следовательно,к снижению плотности изделий,Целью изобретения является снижение брака по крупногабаритным углеродным изделиям и многократноеиспользование формы.Поставленная цель достигаетсяпутем выполнения гаэопроницаемогокаркаса иэ керамического материала,Внутренняя поверхность каркаса снабжена слоем волокнистого материала.В зависимости от конкретных требований слой волокнистого материаламожет выполняться иэ хлопчатобумажнойасбестовой и стеклоткани, Для упрощения операции снятия каркаса с заготовки последний выполнен раэъемньм.На фиг. 1 приведен общий вид наружного каркаса предлагаемой формыв виде разъемного в продольном нап6 7939равлении беличьего колеса; нафиг. 2 приведен пример крепленияформы на вибрационном столе и Вариант крепления слоя волокнистого материала на внутренней поверхностикаркаса; на фиг. 3 приведен примеррасположения формы в сборке аппарата для получения изделий иэ углеродного порошка на пироуглеродной связке,Разъемные обоймы 1 изготовленыв виде полуколец из металла, жаростойкого при температурах до 1000 С,например из стали Х 18 Н 10 Т. На обоймах 1 под стержни 2.расположеныотверстия с определенным шагом.Расстояние между отверстиями устанавливают опытно в зависимости от материалаволокнистого слоя, конкретной задачии других условий. Стержни 2 в отверстиях обойм Фиксируются стопорными винтами 3, Стержни 2 изготавливают из жаростойкого керамического материала, например из трубок фарфораили окиси алюминия диаметром 8-10 мм.Низкая электропроводность стержнейисключает прохождение по ним электрического тока в процессе связывания порошка пироуглеродом.В местах разъема обойм 1 привареныскобы с отверстиями, в которые установлены стяжные болты 4 с изоляционными втулками из окиси алюминия. 30Изоляционными втулками и дистанционируюшими изоляционными шайбами изслюды выставляют изолирующий зазорв местах разъемов обойм. Разъемыобойм предотвращают прохождениеэлектрического тока в обойме индуктированного током нагревательногоэлемента, и облегчают снятие формыс заготовки. Для одной Формы количество разьемных обойм 1 зависит от требуемой длины изделия, прочности и жесткости стержней 2, С целью увеличения прочности и жесткости стержней 2 их армируют прутками из жаропрочного металла, но это необходимо делать так, чтобы стержни оставались токонепронодяшими. Внутренняя поверхность каркаса снабжена слоем волокнистого материала 5, например хлопчатобумажной тканью, Этот слой предотвращает просыпание порошка через щели резъемного каркаса при Формировании его в форме и уменьшает прочность сцепления поверхности изделия с внутренней поверхностью разъемного каркаса в период пиролитического связывания порошка. В качестве слоя волокнистого материала необходимо применять материалы, обладающие большой газопроницаемостью и не пропускающие мелкие фракции порошка при заполнении. формы. Для этой цели применимы такие материалы, как мешковина, упаковочная ткань, трикотажные ткани, стекло 40506065 б 4ткани, асбестовые ткани, графитоные ткани и другие.Потеря прочностных свойств этими материалами во время пиролитического связывания порошка ( =500-1000 С), не отражается на качестве готового изделия, так как при этом основную нагрузку зафиксированного порошка несут стержни и разъемные обоймы.Бандаж б предназначен для крепления волокнистого материала 5 к днищу 7 форма.Бандаж б накладынают из шпагата или другого токонепроводящего гибкого материала. Днище 7 изготовлено в виде цилиндра,в верхней части которого выполнена выточка высотой 20-30 мм и диаметром, равным внутреннему диаметру формы плюс две толщины слоя волокнистого материала. Посредине высоты выточки ныполнена кольцевая канавка для укладки бандажа бДнище 7 изготовлено из керамического материала или из графита, например, марки АРВ. По центру днища 7 имеется отверстие для прохода нагревательного элемента 8, который представляет собой цилиндрический стержень из графита или другого токопроводящего жаропрочного материала, совместимого с углеродным порошком при высоких температурах. углеродный порошок 9 применяют н чистом виде определенного гранулометрического состава или в смеси с порошками других материалов. Форма устанавливается на плите 10 вибратора (на чертеже не показан)В плите, 10 выполнено цилиндрическое гнездо для днища 7 формы и отнерстия для крепления удерживающих форму стоек 11. К верхней части стоек 11 прикреплено кольцо 12, внутренний диаметр которого равен внутреннему диаметру формы. Кольцо снабжено равномерно расположенными шипами для удержания волокнистого слоя на внутренней поверхности каркаса в натянутом состоянии, Прижим 13 охватывает кольцо 12, Выполнен он из гибкой металлической полосы с замком и служит для крепления волокнистого слоя на кольце но время заполнения формы углеродным порошком, Хомут 14 предназначен для фиксации свободного конца нагревательного элемента по центру формы во время заполнения ее угле- родным порошком. Вибрационную плиту 10 с формой 15 устанавливают на нибраторе (на чертеже не показан), заводят сверху в форму гибкий рукав от питателя углеродного порошка (на чертеже не показан), включают вибратор, пита- тель, заполняя и уплотняя порошок в кольцевом пространстве между нагревательным элементом и формой, После этого форму 15 помешают н реакционную камеру 1 б между токоподводами 17. Через камеру 15 продувают679396 6ные изделия без деформации в процессе связывания. В частности, с использованием предложенной формы получены изделия из графитового порошкана пироуглеродной связке диаметром150 мм, длиной 1000 мм плотностью5 1,9 г/см без брака по иэделиям.3Себестоимость изделий, полученных при помощи предложенной Форьы,даже в лабораторных условиях сравнима с себестоимостью высокоплот 10 ных графитов, которые значительноуступают им по прочности и предельной длине изготовленияФормула изобретения углеводородный, например природный газ низкого давления (1,03 кг/см ) с расходом его в 6 мз/ч.Размеры формы и ее элементов, Внутренний диаметр. формы 150 Длина формы 1050 Диаметр стержня нагревательного элемента 25.С помощью токоподводов 17 через нагревательный элемент 8 пропускают электрический ток и нагревают порошок до 800-900 С в течение 10 ч, после чего плотность полученной заготовки составляет 1,3 г/смд Так через нагревательный элемент 8 в течение этого времени изменяют равномерно от 20 до 50 А, затем ток через нагревательный элемент 8 отключают, охлаждают форму 15 до комнатной температуры, снимают .разъемный каркас, волокнистый материал 5, и повторяют пиролитичес.кий процесс до уплотнения изделия до плотности 1,9 г/см в течение350 ч с равномерным изменением тока нагревателя 8 от 50 до 200 А (изменяя температуру заготовкидо 1000 о-1100 С). Охлаждение изделия осущест. вляют продолжением продувки углеводородного газа в течение 1,5 ч при выключенном токе через нагревательный элемент.Благодаря высокой газопроницаемости формы можно получать изделия предельной плотности пиролитического процесса. Форма обладает еще достаточной жесткостью и позволяет связывать пироуглеродом крупногабарит 1, форма для получения углеродных изделий, содержащая гаэопроницаемый каркас, о т л и ч а ю щ а -я с я тем, что,с целью снижениябрака по крупногабаритным углеродным иэделиям, каркас выполнен изкерамического материала и его внутренняя поверхность снабжена слоемволокнистого материала.2. Форма по и. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что слой волокнис того материала выполнен из хлопчатобумажной, асбестовой или стеклоткани.3. Форма по п. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что каркас выполнен 30 разъемным.Источники информации, принятыево внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР679 396 Вьиод иза дход газ ль Т.Ильинская,фанта Корректор Т,Скворцов оставиехред ктор Л, Новожило лиал ППП фПатентф, г.Ужгород, ул.Проектная аказ 4690/13 Тираж 658;1 НИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, москва, Ж, РаушПодписнокомитета СССРи открытийская наб.,д.4/5