Суміш для виготовлення ливарних керамічних стрижнів

Реферат: Суміш для виготовлення ливарних керамічних стрижнів містить плавлений кварц, легкоплавкий пластифікатор. Додатково суміш містить порошок бору та кремнію. UA 79421 U (54) СУМІШ ДЛЯ ВИГОТОВЛЕННЯ ЛИВАРНИХ КЕРАМІЧНИХ СТРИЖНІВ UA 79421 U UA 79421 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 є її недостатня міцність. Процес спікання відбувається за рахунок виділення молекул SiO2 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. Найбільш близькою до запропонованої є суміш для виготовлення ливарних керамічних стрижнів, що містить легкоплавкий пластифікатор, порошок алюмінію і плавлений кварц [2]. Легкоплавкий пластифікатор є в'яжучим при виготовленні стрижнів методом термошлікера і його кількість обумовлена одержанням композиції певної в'язкості для виготовлення стрижнів різної конфігурації. Алюміній в процесі відпалу взаємодіє з присутнім киснем, перешкоджаючи утворенню кристобаліту. Крім того, утворений оксид алюмінію збільшує ступінь спікання кераміки. Основним недоліком даної суміші є її недостатня міцність. Задача корисної моделі полягає у підвищенні міцності керамічних стрижнів, в склад суміші яких входить плавлений кварц та легкоплавкий пластифікатор. Поставлена задача вирішується тим, що суміш для виготовлення ливарних керамічних стрижнів містить плавлений кварц, легкоплавкий пластифікатор, згідно з корисною моделлю, додатково містить порошок бору та кремнію при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: легкоплавкий пластифікатор 14-19 порошок кремнію 0,1-5,0 порошок бору 0,1-0,6 плавлений кварц (основа) решта. Суміш, яка має в складі плавлений кварц, в процесі спікання при температурах більш 1200 °C розтріскується, тобто кристалізація плавленого кварцу приводить до втрати міцності. Для усунення цього недоліку в суміш добавляють порошок кремнію. Атоми металевого кремнію, що розміщуються поміж зернами SiO2 додатково зміцнюють каркас вогнетривкої суміші. 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. При застосуванні запропонованого складу стрижневої суміші міцність стрижня підвищується за рахунок того, що бор зменшує спроможність до кристалізації плавленого кварцу і є каталізатором спікання, тобто зменшує температуру спікання. Кількість бору менш ніж 0,1 % недостатньо збільшує міцність стрижнів, а у збільшенні кількості бору більш як 0,6 % мас. міцність не збільшується. Це пов'язано з недостатнім спіканням суміші у зв'язку з необхідністю збільшення температури спікання. При наявності пластифікатора менш ніж 14 % суміш в'язка та погано пресується, при збільшенні пластифікатора більш як 19 % збільшується пористість стрижня і у зв'язку з цим зменшується міцність. Технологія приготування стрижневої суміші не відрізняється від звичайної і полягає в розплавленні пластифікатора, введенні порошку кремнію і бору в розплавлений пластифікатор, ретельному їх перемішуванні. Потім в суміш вводиться порошок плавленого кварцу 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 1180-1200 °C та витримують 2 години. Як видно з таблиці, при введенні в суміш бору 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. 50 1 UA 79421 U Таблиця Залежність міцнісних характеристик від складу сумішей Склад суміші, мас. % № Пластифікатор ПП-10 81,8 84,2 78,1 81,5 75,9 83,9 77,45 81,25 16 14 18,5 17 19 15 18 14,5 Плавлений кварц 84 1 2 3 4 5 6 7 8 Плавлений кварц Порошок бору Пластифікатор ПП-10 13 Порошок кремнію 0,2 0,3 0,4 0,5 0,1 0,6 0,05 0,75 Прототип 2,0 1,5 3,0 1,0 5,0 0,5 4,5 3,5 Міцність на згинання, МПа Температура випробувань, 1050 °C 23,5 23,8 24,6 25,3 24,5 25,0 21,8 23,1 Порошок алюмінію АСД-4 3,0 20,7 Джерела інформації: 1. Авторское свидетельство СССР, № 435048, МПК В22С 9/04, опубл.05.07.1974, Бюл. № 5 25; 2. Патент України UA 37037 А МПК В22С1/16, опубл. 16.04.2001, Бюл. № 3. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 Суміш для виготовлення ливарних керамічних стрижнів, що містить плавлений кварц, легкоплавкий пластифікатор, яка відрізняється тим, що додатково містить порошок бору та кремнію при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: легкоплавкий пластифікатор 14-19 порошок кремнію 0,1-5,0 порошок бору 0,1-0,6 плавлений кварц (основа) решта. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак 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