ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Изготовление форм из кварцевых водных суспенНадежность и технологичность отливок при применении керамических форм из "Специальные способы литья " То же происходит при взаимодействии кремнезема с другими огнеупорными оксидами, т. е. о.бразуются силикаты с температурой плавления меньшей, чем чистые оксиды. [c.140] Современные жаропрочные сплавы плавят и заливают в условиях вакуума. Оксид кремния и силикаты в этих условиях менее устойчивы, чем тугоплавкие оксиды. Для некоторых литейных форм (стержней) требуются такие материалы, когда наличие кремнезема в составе форм исключается вообще например, при применении солей для растворимых стержней или применении металлических порошков для изготовления отдельных частей форм в виде пористой металлокерамики, пропитываемой матричным металлом. Все это — химическая инертность по отношению к основным оксидам, необходимость высокой огнеупорности для изготовления отливок из специальных сплавов, устойчивость в вакууме, применение солей для растворимых стержней, применение металлопорошков — делает нежелательным наличие кремнезема в составе литейных форм. Поэтому возникла необходимость изготовления форм (стержней) из чистых оксидов — оксидной керамики, из солей соле-керамики, из спеченных металлопорошков. [c.140] При разработке процесса, обеспечивающего получение стержней (форм) из чистых оксидов, солей, металлопорошков, при применении которых могла быть обеспечена отливка с высокой геометрической точностью, был использован опыт керамической промышленности [1] в изготовлении керамики из оксидов, пластифицированных легкоплавкими органическими расплавами. Из таких горячих суспензий изготавливают формы (стержни), которые подвергают термической обработке для удаления органических составляющих и для твердофазного спекания огнеупорных порошков. [c.140] Осуществление этих операций при использовании форм (стержней) из оксидов керамики, солекерамики и спеченных металлических порошков имеет свои особенности. [c.141] Приготовляют пасту ( горячую суспензию) смешиванием огнеупорного порошка и расплавленного пластификатора. В качестве пластификатора можно использовать парафин. При этом седиментационная устойчивость достигается при введении поверхностно-активных веществ, которые создают связь между дисперсионной средой и диспергированной фазой. Того же можно достигнуть увеличением вязкости дисперсионной среды. Если дисперсионной средой служит расплавленный парафин, то стабилизатором может быть жирная кислота, например стеарин С17Н85СООН. Наибольшая устойчивость суспензии достигается при взаимодействии полярной группы стабилизатора (СООН) с поверхностными атомами твердых частиц. [c.142] Схема строения пасты-суспензии представлена на рис. 10, из которого следует, что полярная группа стабилизатора обращена к частицам огнеупорного порошка и прочно с ними связана, особенно если происходит омыление, а углеводородная часть образует с парафином (углеводородом) смесь с химическими связями между углеродом и водородом. Если в парафин вводить полиэтилен, то он в парафине набухает, увеличивает его вязкость и препятствует расслаиванию огнеупорного порошка и парафина. Количество ПАВ (стеарина) составляет 1,5—2% массы пасты. Необходимое количество парафина зависит от зернового и химического состава порошка. Так, например, для кремнезема требуется 14—15% парафина (по массе), для циркона, хромистого железняка, хромомагнезита требуется около 10%, для железного порошка 10—12%, для соли 15—16%. [c.142] В качестве смесителей для приготовления пасты используют шнековые смесители, шаровые мельницы и бегуны с обогревом. Предварительный разогрев порошка до 150°С и пластификатора до 100 С. Более высокие температуры нагрева нецелесообразны. [c.142] Текучесть пасты зависит от ее седи-ментационной устойчивости. Если она создается за счет добавок, которые повышают вязкость пластификатора, то в этом случае увеличение вязкости положительно влияет на текучесть пасты. Вязкость пасты зависит от состава огнеупора так, например, если при 80 °С вязкость муллитовой пасты составляет 80 с (время вытекания пасты через отверстие заданного размера), то вязкость корундовой пасты составляет только 15 с, т. е. в 5 раз меньше, а цирконовой 40 с, т. е. меньше муллитовой в 2 раза. Способность пасты заполнять каналы зависит от процессов химического взаимодействия между огнеупорным порошком и поверхностно-активной добавкой. Например, более активное химическое взаимодействие стеарина с хромистым железняком по сравнению с кварцем определяет большую стабильность и текучесть хромистожелезняковой пасты. При увеличении количества парафина текучесть пасты повышается, но ухудшается поверхность формы после обжига. [c.143] Линейная усадка пасты зависит от характера огнеупорного порошка, для кварцевой пасты усадка составляет 0,43%, для хромомагнезитовой 0,58%, для оксида титана 0,485%. Термическое расширение огнеупорного порошка в температурном интервале 20— 100 °С составляет от 2 10 до 9 10 , парафина 1 10 1/°С. Объемная усадка связки, состоящая из парафина (90%) и стеарина (10%) в интервале температур 50—100°С составляет около 12%. [c.143] Изготовлять формы можно по металлическим моделям, но комбинированным, состоящим из металличе ских частей и вставок, изготовленных из солей, а также полностью по соляным моделям. По этим моделям формы можно получать прессованием или намораживанием. Для получения тонкостенной формы прессованием модельная оснастка должна состоять из модели, формирующей полость формы, из контрмодели (контурной плиты), образующей наружные контуры формы и устройства для удаления модели. Наружная конфигурация формы либо должна повторять конфигурацию модели, либо может быть упрощена, если при этом не создается большой разницы в толщине стенок. [c.143] Прочность форм как до обжига, так и после него достаточно велика, и поэтому даже для массивных отливок толщина стенок формы может не превышать 5 мм, а в ряде случаев возможно изготовление форм с толщиной стенок 1,5—3 мм. Прессование можно осуществлять на прессах любого рода. Для введения пасты в пресс-форму могут служить прессовые цилиндры с поршнем. Процесс прессования легко механизировать. [c.143] Намораживание пасты на поверхность модели может быть осуществлено путем ее окунания в расплавленную пасту (для мелких моделей) или нанесением пасты на модель кистью (для крупных моделей). [c.143] Формы по металлическим моделям можно изготовлять неразъемными или составными (состоящими из отдельных частей — полуформы, стержни, литниковые системы). [c.143] Керамические стержни могут быть изготовлены пустотелыми с применением солеметаллической или соляной вставки. Пример части стержня для лопастного колеса, внутренняя полость которого получена по растворимой вставке из натриевых или калиевых селитр, представлена на рис. 11. Наличие таких полостей существенно облегчает удаление стержней из отливок. Комплект таких стержней, собранных после обжига, представлен на рис. 12. [c.143] Наи лучшей адсорбционной способностью обладают порошки глинозема, обожженного при температуре 1200— 1350 °С, и магнезии, обожженной при температуре 900 °С. При этом чем выше степень дисперсности порошка, тем эффективнее протекает процесс адсэрбции. Удаление связки происходит в последовательности разогрев материала формы и расширение его в твердом состоянии, переход из твердого в жидкое состояние, миграция связки в жидком состоянии, газификация связки по температурным фракциям, выгорание твердых остатков. Протекание этих процессов по толщине изделия зависит от скорости нагрева. [c.145] При быстром нагреве иногда одновременно протекают все этапы удаления связки и газообразование во внутренних слоях может разрывать обжигаемую форму. [c.145] В реальных условиях вследствие загрязнения основных материалов примесями, дающих легкоплавкие эвтектики, реакции в твердых фазах в чистом виде встречаются сравнительно редко. Чаще реакции протекают с участием стекловидных пленок. Такие стекловидные пленки облегчают развитие реакций и способствуют более быстрому спеканию литейных форм. Скорость оплавления отдельных частиц зависит также от их величины, что объясняется разной поверхностной энергией. При этом снижение температуры оплавления тем больше, чем меньше радиус частиц. [c.145] В процессе обжига происходит объединение отдельных частиц и формируется структура с открытыми и закрытыми порами. Изолированные поры связаны между собой малопроницаемой керамикой и расположены неравномерно по сечению стенки формы. Все поры наполнены воздухом, который при заливке форм металлом расширяется. Нарастание давления в отдельных порах зависит от их положения в стенке формы, их прогрева и отвода воздуха наружу. Если давление в поре превышает сопротивление проникновению воздушного пузыря в металл, то возможно поражение отливки поверхностными воздушными раковинами. Это наиболее заметно проявляется на углеродистой стали, в меньшей степени на пленообразующих сплавах, а также на толстостенных чугунных отливках. [c.146] Эффективным методом, позволяющим устранить дефекты воздушного происхождения, является заливка в горячие формы без избыточного давления, а также заливка в холодные формы под давлением или в условиях вакуума. [c.147] Вернуться к основной статье