Суміш для виготовлення ливарних керамічних стрижнів

Реферат: Суміш для виготовлення ливарних керамічних стрижнів, що містить електрокорунд, кварц пилоподібний, карбід кремнію, пластифікатор, модифікатор. UA 67996 U (54) СУМІШ ДЛЯ ВИГОТОВЛЕННЯ ЛИВАРНИХ КЕРАМІЧНИХ СТРИЖНІВ UA 67996 U UA 67996 U 5 10 15 20 25 Корисна модель належить до ливарного виробництва, зокрема до виготовлення керамічних стрижнів, що призначені для створення деталей гарячого тракту газотурбінних двигунів (ГТД) з жароміцних нікелевих сплавів. Відома стрижнева суміш [Литье по выплавляемым моделям под ред. Шкленника Я.И. и Озерова В.А., 1984, с. 240], що включає електрокорунд білий (ГОСТ 28818-90) - 70-75 %, кварц пилоподібний штучний (ГОСТ 9077-82) - 12-17 %, карбід кремнію - 1-3 % (ГОСТ Р 52381-2005), пластифікатор - 10-12 %. Відома суміш є найбільш близькою за складом інгредієнтів до пропонованого й узята за найближчий аналог. Дана стрижнева суміш призначена для виготовлення керамічних стрижнів при виробництві фасонних виливків з жароміцних нікелевих сплавів невідповідального призначення, тому що якісний склад стрижневої суміші не забезпечує регламентацію макроструктури виливків у раціональних межах. При литті деталей гарячого тракту ГТД (робочі лопатки, соплові й напрямні апарати тощо) поліпшення якості можна досягти подрібненням і регламентацією структури виливків. Для цих цілей відома стрижнева суміш неприйнятна. Технічною задачею корисної моделі є створення стрижневої суміші для керамічних стрижнів, яка дозволяє подрібнювати й регламентувати структуру виливків і підвищувати їхню якість. Для поліпшення якості й підвищення експлуатаційної довговічності виливків до складу стрижневої суміші як інгредієнт уводиться модифікатор, який активно впливає на метал, що кристалізується. Для досягнення поставленої задачі пропонується суміш наступного складу: електрокорунд білий марок (ГОСТ 28818-90) - 70-75 %, кварц пилоподібний штучний (ГОСТ 9077-82) - 5-7 %, карбід кремнію (ГОСТ Р 52381-2005) - 1-3 %, пластифікатор ПП-10-10-15 %, у яку відповідно до корисної моделі додатково вводиться модифікатор - алюмінат кобальту в кількості 5-10 %. Зменшення кількості модифікатора нижче 5 % призведе до ослаблення модифікувальної дії алюмінату кобальту. Збільшення кількості модифікатора більше 10 % істотно не впливає на розмір, форму зерен і їхній розподіл по виливку, тому економічно не доцільне. Пропонована стрижнева суміш випробувана в умовах ливарного виробництва. Склад стрижневих сумішей, що випробувалися, зазначений в таблиці. Таблиця Суміш / інгредієнти Варіант 1 (аналог) Варіант 2 (заявлений) Варіант 3 (заявлений) кварц карбід кремнію пластифікатор пилоподібний марки 64 С, % ПП-10, % марки А, % модифікатор СоАl2О3, % електрокорунд білий марки 25А, % 12 3 15 решта 7 3 15 5 решта 7 3 15 10 решта 30 35 40 45 Інгредієнти сумішей засипали в змішувач, змішували й підігрівали до температури 130 °C протягом 3-3,5 години, потім уводили пластифікатор і перемішували до одержання однорідного стану. Після охолодження до температури 20 °C отриману масу подрібнювали на гранули. Стрижні з таких гранул виготовляли на гідравлічному пресі в спеціальних прес-формах. Після видалення стрижнів із прес-форми їх заформовували в керамічні короби за допомогою порошкоподібного глинозему. Термічну обробку (спікання) стрижнів здійснювали при 1250 °C, витримка 6 годин, охолодження з піччю. Після витягнення стрижнів з коробів їх очищали від глинозему, видаляли облой й зачищали шорсткості. В умовах дослідно-промислового випробування в ливарну форму одного сектора соплового апарата розміщували стрижні, виготовлені по трьох варіантах, і за діючою технологією одержували виливки з жароміцного нікелевого сплаву ЖС6У, з яких видаляли стрижні гідротермічним вилуговуванням. Після цього здійснювали хімічне травлення отриманих виливків в кислотному реактиві для виявлення структури. Аналіз структури лопаток, у яких використовувалася стрижнева суміш із 5 % і 10 % алюмінату кобальту, показав, що на зовнішній поверхні сформувалася однорідна структура з поліедричними зернами розміром 1-2,5 мм. Істотної різниці по розміру, формі зерен і їхньому розподілу по перу залежно від процентного вмісту модифікатора не спостерігалося. Тому збільшення вмісту алюмінату кобальту понад 10 % у складі стрижневої суміші економічно не доцільно. Розмір макрозерна в лопатках без модифікування - 2-4 мм. 1 UA 67996 U 5 10 15 У поперечному перерізі пера всіх досліджуваних лопаток структура була дрібнозернистою. Розмір макрозерна в лопатках з використанням стрижневої суміші з алюмінатом кобальту становив 0,5-1,0 мм, а в лопатках, отриманих зі стандартними стрижнями, - 1-4 мм. При використанні модифікатора подрібнення структури відбулося на всю товщину стінки виливки. На внутрішній поверхні лопаток, отриманих з використанням стрижневої суміші з модифікатором, отримана дрібнодисперсна структура поліедричних зерен розміром 0,5-1,0 мм, у лопатках без модифікування - 2-5 мм. У мікроструктурі лопаток з використанням досліджуваних стрижнів, виготовлених зі стрижневої суміші з модифікатором, відзначається зменшення усадкової пористості й розмірів неметалевих включень у порівнянні з лопатками, виготовленими за стандартною технологією. Таким чином, використання пропонованої суміші з модифікатором для виготовлення керамічних стрижнів дозволить надійно забезпечити розмір зерна в структурі виливків не більше 1 мм, підвищити якість поверхонь виливків, зменшити їхню пористість, що в подальшому сприятиме підвищенню експлуатаційної довговічності литих деталей гарячого тракту ГТД і їхнього експлуатаційного ресурсу роботи. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 1. Суміш для виготовлення ливарних керамічних стрижнів, що містить електрокорунд, кварц пилоподібний, карбід кремнію, пластифікатор, яка відрізняється тим, що вона додатково містить модифікатор, при наступному співвідношенні інгредієнтів, мас. %: кварц пилоподібний 5-7 карбід кремнію 1-3 пластифікатор 10-15 модифікатор 5-10 електрокорунд решта. 2. Суміш за п. 1, яка відрізняється тим, що як модифікатор використовують алюмінат кобальту - СоАl2О3. Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2