Суміш для виготовлення ливарних керамічних стрижнів

Суміш для виготовлення ливарних керамічних стрижнів, яка як вогнетривкий наповнювач містить корунд - Аl2О 3 або оксид магнію - MgO, як легкоплавкий пластифікатор містить парафін з поліетиленом, яка відрізняється тим, що додатково містить кремній при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: легкоплавкий пластифікатор 13-18, кремній 0,5-5,0, вогнетривкий наповнювач решта. Винахід відноситься до ливарного виробництва і може бути використаний для отримання керамічних стрижнів, які застосовуються для виробництва лопаток газотурбінних двигунів. Відома суміш для вигото влення ливарних керамічних стрижнів, що містить маршаліт, електрокорунд, легкоплавкий пластифікатор на основі парафіну з поліетиленом і порошок заліза[1]. Стрижні із такої суміші схильні до деформації при контакті з залитим металом в керамічну форму у зв'язку з їх недостатньою міцністю. Відома також суміш для виготовлення ливарних керамічних стрижнів, що містить вогнетривкий наповнювач на основі оксидів Аl і Si, легкоплавкий пластифікатор на основі парафіну з поліетиленом (ПП-15) і карбід кремнію[2]. Недоліком даної стрижневої суміші являється її недостатня міцність. Процес спікання відбувається за рахунок виділення молекул SiO2 при окисленні карбіду кремнію. Окислення карбіду кремнію відбувається при температурі більш ніж 1000°С, тому при температурі 1180°С спікання протікає не повністю, міцність невелика. Найбільш близькою до запропонованого виробу є суміш для виготовлення ливарних керамічних стрижнів, що містить легкоплавкий пластифікатор на основі парафіну з поліетиленом, вогнетривкий наповнювач на основі окислів Si та Аl і бішофіт, прокалений при 300°С [3]. При спіканні стрижнів бішофіт за рахунок взаємодії зі складовими наповнювача утворюють форстерит та шпінелі. Ці сполуки підвищують міцність стрижнів, але при температурі контакту зі сплавом на нікелевій основі вона недостатньо висока і складає 70-80кгс/см 2 при 1150-1200°С. Але підвищить кількість бішофіта в суміші за рахунок виникнення значних об'ємних перетворень неможливо, як наслідок це приводить до розтріскування та зниження міцності стрижня. Метою запропонованого винаходу є підвищення міцності керамічних стрижнів. Поставлена мета досягається тим, що суміш для виготовлення ливарних керамічних стрижнів, що містить вогнетривкий наповнювач -корунд (Аl2О 3) або оксид магнію (MgO), легкоплавкий пластифікатор - парафін з поліетиленом, згідно з винаходом, в якості зміцнюючої добавки містить (19) UA (11) 82603 (13) C2 (21) a200610804 (22) 12.10.2006 (24) 25.04.2008 (46) 25.04.2008, Бюл.№ 8, 2008 р. (72) СІМАНОВСЬКИЙ ВІКТОР МИ ХАЙЛОВИЧ, U A, КВАСНИЦЬКА ЮЛІЯ ГЕОРГІЇВН А, U A, ШИНСЬКИЙ ОЛЕГ ЙОСИПОВИЧ, UA, МАКСЮТА ІННОЛА ІВАНІВН А, U A, СУШКОВ МИКОЛА ОЛЕКСІЙОВИЧ, UA, ЄФІМОВА ВЕРОН ІКА ГАРРІВНА, U A (73) ФІЗИКО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ІНСТИТУТ МЕТАЛІВ ТА СПЛАВІВ НАЦІОН АЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ Н АУК УКРАЇНИ, U A (56) UA 46881 C2, 17.06. 2002 SU 933174 A1, 07.06.1982 RU 2098220 C1, 10.12.1997 3 82603 кремній при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: Легкоплавкий пластифікатор 13-18; Кремній 0.5-5.0; Вогнетривкий наповнювач решта. При застосуванні такого складу стрижневої суміші міцність стрижня підвищується за рахунок того, що кремній вступає в реакцію з корундом або оксидом магнію, внаслідок чого в суміші утворюється зміцнююче зв'язуюче - мулліт 3Аl2 О3×2SiO2 або форстерит 2 MgO×SiO2. Кількість кремнію менш ніж 0,5% недостатньо збільшує міцність стрижнів, а у збільшенні кількості кремнію більш як 5% мас. не має потреби, тобто у пропонованому інтервалі досягається достатня для стрижнів міцність. Технологія приготування стрижневої суміші не відрізняється від звичайної і полягає в розплавленні пластифікатору, введенні порошку кремнію в розплавлений пластифікатор, ретельному їх перемішуванні. Потім в суміш вводиться розплавле 4 ний вогнетривкий наповнювач та суміш ретельно перемішується. Термообробку стрижня проводять в засипці зі швидкістю 50°С/год до температури 600°С, потім зі швидкістю 100-150°С/год до температури 1250°С та витримують 2 години. Як видно з таблиці, при введенні в суміш кремнію значно збільшується міцність стрижнів. Пропонована стрижнева суміш дозволяє зменшити кількість браку литих лопаток з причини поломки стрижнів, за рахунок збільшення їх міцності, знизяться витрати на матеріали при виготовленні стрижнів порівняно з прототипом. Література: 1. Авторское свидетельство СССР, №624693, МПК В22С 1/02; 2. Авторское свидетельство СССР, №435048, МПК В22С 9/04; 3. Авторское свидетельство СССР, №869932, МПК В22С 1/18. Таблиця Залежність міцністних характеристик від складу сумішей Склад суміши, мас. % № 1 2 3 4 5 6 7 89 10 11 12 Вогнетривкий наповнювач корунд 85.0 83.5 82.0 81.0 81.0 79.0 Оксид магнію 82.0 83.5 81.5 83.0 80.5 81.0 Пластифікатор Тонкодисперсний поро- Температура випробувань, шок, Si 1050°С 13 16 15 18 14 17 2.0 0.5 3.0 1.0 5.0 4.0 31.5 32.0 35.5 33.5 37.5 39.0 17 15 18 13 16 14 1.0 2.5 0.5 4.0 3.5 5.0 35.5 37.0 33.5 38.5 33.0 36.0 Прототип Корунд з пл. кварцем Парафін з поліетиле1:4 ном ПП-15 78.8 21 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін Міцність на згинання, МПа бішофіт 2 Підписне 27 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601