Суміш для виготовлення ливарних керамічних стрижнів

Реферат: Суміш для виготовлення ливарних керамічних стрижнів включає вогнетривкий наповнювач корунд або оксид магнію, легкоплавкий пластифікатор - парафін з поліетиленом та порошок кремнію, порошок алюмінію. UA 79420 U (54) СУМІШ ДЛЯ ВИГОТОВЛЕННЯ ЛИВАРНИХ КЕРАМІЧНИХ СТРИЖНІВ UA 79420 U UA 79420 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до ливарного виробництва і може бути використана для отримання керамічних стрижнів, які застосовуються для виробництва лопаток газотурбінних двигунів. Відома 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 [1]. Недоліком даної стрижневої суміші являється її недостатня міцність. Процес спікання відбувається за рахунок виділення молекул SiO 2 при окисленні карбіду кремнію. Окислення карбіду кремнію відбувається при температурі більш ніж 1000 °C, тому при температурі 1180 °C спікання протікає не повністю, міцність невелика. Відома також 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, прокален ий при 300 °C [2]. При спіканні стрижнів бішофіт за рахунок взаємодії зі складовими наповнювача утворюють форстерит та шпінелі. Ці сполуки підвищують міцність стрижнів, але при температурі контакту зі 2 сплавом на нікелевій основі вона недостатньо висока і складає 70-80 кгс/см при 1150-1200 °C. Але підвищить кількість бішофіта в суміші за рахунок виникнення значних об'ємних перетворень неможливо, як наслідок це приводить до розтріскування та зниження міцності стрижня. Найбільш близькою до запропонованого виробу є суміш для виготовлення ливарних керамічних стрижнів, що містить вогнетривкий наповнювач - корунд (Аl2О3) або оксид магнію (MgO), легкоплавкий пластифікатор - парафін з поліетиленом, згідно з корисною моделлю, як зміцнююча добавка містить кремній [2]. Суміш має достатню міцність, але, в умовах використання жароміцних сплавів з підвищеною температурою плавлення та тривалого контакту метал-стрижень за рахунок спрямованої кристалізації, необхідно підвищувати такий показник як термостійкість ливарних стрижнів. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення термостійкості керамічних стрижнів. Поставлена задача вирішується тим, що суміш для виготовлення ливарних керамічних стрижнів, що містить вогнетривкий наповнювач - корунд (Аl2О3) або оксид магнію (MgO), легкоплавкий пластифікатор - парафін з поліетиленом та порошок кремнію, згідно з корисною моделлю, додатково містить порошок алюмінію при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: легкоплавкий пластифікатор 13-18 кремній 0,5-3,0 алюміній 0,5-3,0 вогнетривкий наповнювач решта. При застосуванні такого складу стрижневої суміші термостійкість стрижня підвищується за рахунок того, що алюміній вступає в реакцію з корундом або оксидом магнію, внаслідок чого в суміші утворюється зміцнююче зв'язуюче - мулліт 3Аl2О3·2SiO2 або форстерит 2MgO·SiO2. Кількість алюмінію менш ніж 0,5 % недостатньо збільшує термостійкість стрижнів, а у збільшенні кількості алюмінію більш як 3 % 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 та алюмінію в розплавлений пластифікатор, ретельному їх перемішуванні. Потім в суміш вводиться розплавлений вогнетривкий наповнювач та суміш ретельно перемішується. Термообробку стрижня проводять в засипці зі швидкістю 50 °C/год. до температури 600 °C, потім зі швидкістю 100-150 °C/год. до температури 1250 °C та витримують 2 години. Як видно з таблиці, при введенні в суміш додатково алюмінію значно збільшується термостійкість стрижнів. Пропонована стрижнева суміш дозволяє зменшити кількість браку литих лопаток з причини поломки стрижнів, за рахунок збільшення їх термостійкості та міцності, знизяться витрати на матеріали при виготовленні стрижнів порівняно з найближчим аналогом. 1 UA 79420 U Таблиця Залежність міцнісних характеристик від складу сумішей Міцність на згинання, Μ Па Склад суміші, мас. % № Вогнетривкий наповнювач корунд 1 83,0 2 79,5 81,0 4 78,0 5 82,0 6 79,5 Оксид магнію 7 79,5 8 82,5 9 79,0 10 83,5 11 80,0 12 83,5 найближчий аналог 83,5 Порошок Пластифікатор алюмінію АСД-4 13 1,5 16 3,0 15 1,0 18 2,0 14 0,5 17 2,5 Порошок, Si Температура випробувань, 1050 °C 1,5 2,5 0,5 1,0 3,0 2,0 38,3 37,0 39,5 38,3 37,7 37,9 14, 37 39,0 38,1 38,537,2 39,0 2,0 1,0 2,5 2,5 1,0 0,5 17 15 18 13 16 14 2,5 1,5 3,0 2,0 3,5 1,0 2,5 Джерела інформації: 1. Авторское свидетельство СССР, № 435048, МПК В22С 9/04, опубл. 05.07.1974 р., Бюл. № 5 25; 2. Авторское свидетельство СССР, № 869932, МПК В22С 1/18, опубл. 07.10.81 р., Бюл. № 37; 3. Патент на винахід № UA82603, МПК(2006) В22С 9/10, С04В 35/04 (2008.01), С04В 35/10, опубл. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 Суміш для виготовлення ливарних керамічних стрижнів, що включає вогнетривкий наповнювач корунд (Аl2О3) або оксид магнію (MgO), легкоплавкий пластифікатор - парафін з поліетиленом та порошок кремнію, яка відрізняється тим, що додатково містить порошок алюмінію при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: легкоплавкий пластифікатор 13-18 кремній 0,5-3,0 алюміній 0,5-3,0 вогнетривкий наповнювач решта. Комп’ютерна верстка І. Скворцова 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