початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2129932
СУМІШ ДЛЯ ВИГОТОВЛЕННЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ФОРМ І СТРИЖНІВ ПІД ЧАС ВИКОНАННЯ ОТЛИВОК З КОЛЬОРОВИХ і дорогоцінного СПЛАВОВ І СПОСІБ ЇЇ ПРИГОТУВАННЯ

Ім'я заявника: Челябінський державний технічний університет
Ім'я винахідника: Знаменський Л.Г .; Кулаков Б.А .; Кримський В.В .; Смолко В.А .; Дубровін В.К .; Ердаков І.М.
Ім'я патентовласника: Челябінський державний технічний університет
Адреса для листування: 454080, Челябінськ, пр.Леніна, 76, ЧДТУ, технічний відділ
Дата початку дії патенту: 1998.03.02

Винахід відноситься до ливарному виробництву і може бути використано переважно у виробництві виливків художніх і ювелірних виробів. Суміш містить, мас. %: Гіпс 10,0-14,0, динас 50,0-63,0, пилоподібний возгон шамотного виробництва 3,7-7,0, алюмохромфосфатне сполучна 0,003-0,02 і інше -Вода. Перед перемішуванням інгредієнтів роблять обробку водного розчину алюмохромфосфатне сполучного наносекундной електромагнітними імпульсами. Це знижує в'язкість гіпсової суміші. Забезпечується підвищення міцності і точності керамічних форм і стрижнів і тим самим якість виливків.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до області ливарного виробництва і може бути використано при виготовленні керамічних форм і стрижнів, переважно у виробництві виливків художніх і ювелірних виробів з кольорових і дорогоцінних сплавів.

В даний час в художньому та ювелірному лиття зі сплавів кольорових і благородних металів найбільшого поширення набули імпортні гіпсові суміші "К-90", "Суперкаст" "Сатінкаст", "Ультравест" / 1, 2 /. Такі суміші характеризують технологічність операцій формування, вибивання та очищення виливків. Однак ці суміші дороги, а високий вміст в них гіпсу, що має схильність до розкладання при 650 ^{o C} і вище, призводить до зниження міцності керамічних форм при високих температурах.

Найбільш близькими за технічною суттю є склад і спосіб підготовки суміші для виготовлення керамічних форм, що включають перемішування гіпсу, динасу, ортофосфорної кислоти і води з подальшою вібровакуумной обробкою суміші при наступному співвідношенні інгредієнтів, мас.% / 3 /:

гіпс - 10 ... 12;

динас - 60 ... 64;

ортофосфорна кислота - 0,03 ... 1,0;

вода - інше.

Відоме технічне рішення забезпечує стабільність реологічних властивостей суміші.

Разом з тим прототип має наступні суттєві недоліки:

• незадовільний рівень міцності і точності керамічних форм і стрижнів, особливо для виготовлення великогабаритних кабінетних художніх і ювелірних виливків;
• розширення гипсово-ДИНАСОВИЙ суміші в інтервалі температур 150 ... 300 ^{o C,} що не компенсуються усадкою гіпсу, що порушує точність одержуваних керамічних форм і стрижнів;
• знижений рівень значень плинності суміші після її вібровакуумной обробки, зменшує точність відтворення мікрорельєфу моделей;
• підвищена седиментация суміші, що викликає нетехнологічність операції формовки тонкорельефних виливків;
• зниження міцності суміші в гарячому стані в результаті розкладання гіпсу - єдиного сполучного компонента.

Недостатній рівень міцності і реологічних властивостей суміші і спосіб її підготовки, взяті в якості прототипу, визначають зниження якості і підвищений шлюб кабінетних художніх і ювелірних виливків зі збільшенням їх маси і ускладнення конфігурації.

В основу винаходу покладено завдання створити такі суміш і спосіб її підготовки, які забезпечили б підвищення міцності і точності керамічних форм і стрижнів, особливо в гарячому стані, і за рахунок цього поліпшили якість виготовлення особливо складних по конфігурації художніх і ювелірних виливків з кольорових і дорогоцінних сплавів.

Зазначена задача вирішується таким чином, що суміш для виготовлення керамічних форм і стрижнів, що використовуються переважно в виробництві виливків художніх і ювелірних виробів з кольорових і дорогоцінних сплавів, що включає гіпс, динас і затворітель у вигляді фосфоросодержащей добавки і води, відповідно до винаходу, додатково містить пилоподібний возгон шамотного виробництва, а в якості фосфоросодержащей добавки затворітеля алюмохромфосфатне сполучна (АХФС) при наступному співвідношенні інгредієнтів, мас.%:

гіпс - 10 ... 14;

динас - 50 ... 63;

пилоподібний возгон шамотного виробництва - 3,7 ... 7,0;

алюмохромфосфатне сполучна - 0,003 ... 0,02;

вода - інше.

Введення в суміш пилоподібного возгона шамотного виробництва за рахунок додаткової з гіпсом компенсації розширення динасу при нагріванні забезпечує зменшення коефіцієнта термічного лінійного розширення (КТЛР) форм і стрижнів, підвищення їх точності і міцності внаслідок високих значень дисперсності і питомої поверхні зазначеної технологічної добавки.

Зниження КТЛР і поліпшення за рахунок цього точності керамічних форм і стрижнів при заливці кольорових і дорогоцінних сплавів багато в чому визначаються муллітізаціей пилоподібному возгона шамотного виробництва, що протікає за даними рентгенофазового аналізу (ДРОН-4) при температурах прокалкі (700 ... 750 ^{o C)} під каталітичним дією CaO, що утворюється при розкладанні гіпсу в процесі нагрівання.

Хімічний склад пилоподібного возгона шамотного виробництва наведено в табл.1.

Пилоподібний возгон шамотного виробництва збирається на електрофільтрах системі випалювальних печей з виготовлення шамотних виробів, недефіцітен, мається на досить великій кількості.

Введення до складу суміші алюмохромфосфатне сполучного (АХФС), що є високотемпературним сполучною матеріалів, створює умови для формування підвищених міцності і точності гіпсових керамічних форм і стрижнів, особливо при підвищених температурах.

Використання в якості затворітеля водного розчину АХФС, що має кислотну середу, забезпечує необхідну живучість гіпсової суміші (15 ... 25 хв), що дозволяє ефективно проводити її вібровакуумную обробку для видалення замішані в ній повітря і якісного ущільнення в оснащенні.

Зазначена задача вирішується і тим, що в способі підготовки суміші для виготовлення керамічних форм і стрижнів, що використовуються переважно при виробництві виливків художніх і ювелірних виробів з кольорових і дорогоцінних сплавів, що включає перемішування інгредієнтів суміші і її вібровакуумірованіе, відповідно до винаходу перед перемішуванням здійснюють обробку затворітеля суміші наносекундной електромагнітними імпульсами (Немі). Причому Немі обробляють водний розчин АХФС протягом 15 ... 25 хв.

Вплив Немі руйнує гідратів оболонки колоїдних частинок АХФС і значно зменшує в'язкість затворітеля гіпсової суміші. В результаті з'являється можливість при заданій плинності гіпсової суспензії збільшити її наповнення, скоротивши водомассовое відношення, що забезпечує підвищення міцності і тріщиностійкості керамічних форм і стрижнів.

Крім того, за рахунок "розрідження" гіпсової суспензії під впливом Немі вдається при постійному водомассовом щодо підвищиш плинність суміші і тим самим поліпшити відтворюваність тонкорельефной поверхні моделей і якість виготовлення художніх і ювелірних виливків.

Підготовку суміші для виготовлення керамічних форм і стрижнів здійснюють наступним чином. Розрахункова кількість АХФС (ТУ-6-18-166-78) і води перемішують і піддають обробці Немі протягом 15 ... 25 хв.

Тривалість дії Немі менше 15 хв не призводить до необхідного рівня поліпшення технологічних властивостей суміші, а при перевищенні 25 хв обробки затворітеля подальшого помітного підвищення фізико-механічних властивостей форм і стрижнів практично не спостерігається.

Потім готують суху суміш з гіпсу, динасу і пилоподібного возгона шамотного виробництва шляхом перемішування зазначених інгредієнтів.

Перед безпосереднім виготовленням форм і стрижнів в суху суміш вводять затворітель - підготовлений водний розчин АХФС, оброблений Немі, в кількості 360 ... 400 мл на 1 кг сухих складових. Суміш перемішують і піддають вібровакуумной обробці протягом 3 ... 4 хв. Після чого суміш може бути використана для виготовлення форм і стрижнів.

Зміст в пропонованої суміші пилоподібного возгона шамотного виробництва менше 3,7 мас.%, Виявляється недостатнім для істотного зниження КТЛР і підвищення точності керамічних форм і стрижнів при прокалке. Введення до складу суміші зазначеної високодисперсною технологічної добавки в кількості більш як 7 мас.% Викликає необхідність збільшення вмісту затворітеля для забезпечення необхідної плинності суміші, що негативно впливає на тріщиностійкості керамічних форм і стрижнів.

Кількість АХФС в складі суміші - 0.003 ... 0.02 мас.% Є оптимальним з позицій отримання необхідних характеристик міцності керамічних форм і стрижнів і забезпечення оптимальної тривалості затвердіння суміші, необхідної для її заливки з метою підвищення якості тонкорельефной поверхні художніх і ювелірних виливків.

У розробленому складі і способі підготовки суміші краще використовувати високоміцний гіпс марок 250 ... 300 Самарського гіпсового комбінатa і динас марки ЕД Первоуральского динасового заводу. Крім того, може бути застосований роздроблений і просіяний бій динасового цегли, що є відходом виробництва при заміні футеровки металургійних печей.

Пропоновані склад і спосіб підготовки суміші для виготовлення керамічних форм і стрижнів ілюструються такими прикладами.

приклад 1
Готують суху суміш з гіпсу, динасу і пилоподібного возгона шамотного виробництва. Перед виготовленням форм і стрижнів в суміш вводять затворітель - попередньо підготовлений водний розчин АХФС в кількості 380 мл на 1 кг сухих складових з подальшими перемішуванням і вібровакуумной обробкою протягом 3 ... 4 хв.

Застосовують вібрацію з амплітудою 0,3 ... 0.55 мм і частотою 50 Гц. Підтримують розрядження в ємності з гіпсової суспензією із залишковим повітряним тиском 1400 Па / 2 /.

Паралельно для отримання порівняльних даних здійснюють приготування гіпсової суміші згідно прототипу, дотримуючись той же наповнення суспензії і зазначені параметри вібровакуумной обробки суміші.

Підготовлені суміші використовують для визначення реологічних властивостей, виготовлення керамічних форм і стрижнів з фіксацією їх фізико-механічних характеристик.

Показниками для порівняння є плинність і тривалість затвердіння гіпсової суспензії, коефіцієнти температурного лінійного розширення (КТЛР) в інтервалі температур 20 ... 300 ^{o C,} міцність і обсипальність керамічних зразків.

Плинність оцінювали, використовуючи методику Суттарда, по діаметру растеченія 250 мл суспензії при піднятті стандартної гільзи (діаметр і висота 50 мм) з гіпсової сумішшю, з моменту замішування якої пройшло 8 хв / 4 /.

Тривалість затвердіння гіпсової суспензії фіксували за допомогою голки Віка / 4 /.

КТЛР визначали на дилатометрі "PAULIK", використовуючи керамічні зразки діаметром 5 мм і висотою 30 мм.

Міцність кераміки оцінювали, відчуваючи на вигин зразки розміром (40x20x5) · 10 ^-3 м після сушки на повітрі і в гарячому стані при температурі 700 ^{o C.}

Обсипальність визначали на стандартних зразках висотою і діаметром 50 мм по ГОСТ 23409.9-78.

Результати випробувань сумішей наведені в табл. 3.

приклад 2
Аналогічно прикладу 1 готують суміш для виготовлення керамічних форм і стрижнів зі складу 2 (див. Табл.2), який показав оптимальні технологічні властивості. Однак використовують спосіб подютовкі гіпсової суміші, за яким перед введенням затворітеля в сухі складові його обробляють наносекундной Елекромагнітний імпульсами (Немі).

Для цього в ємність з затворітелем - водним розчином АХФС встановлюють випромінювач, підключений до генератора Немі / 5 / потужністю 1 МВт в імпульсі при частоті повторень 1000 Гц.

Випромінювач виконаний у вигляді піраміди розміром (10x10x15) · 10 ^-2 м з міді. Тривалість обробки водного розчину АХФС наносекундной електромагнітними імпульсами варіюють: 15, 20 і 25 хв. Вплив Немі на властивості гіпсових сумішей представлено в табл. 4.

У табл. 4 наведені значення міцності керамічних зразків, виготовлених по заявляється способу при наповненні гіпсової суспензії: 360 мл затворітеля на 1 кг сухих складових.

Обробка Немі викликає ефект "розріджує" дії на затворітель, збільшення його седиментаційних стійкості внаслідок руйнування гідратних оболонок колоїдних частинок водного розчину АХФС. В результаті вдається при збереженні оптимальної плинності гіпсової суспензії (140 ... 160 мм) зменшити кількість затворітеля на 1 кг сухих складових і за рахунок цього забезпечити підвищення міцності керамічних форм і стрижнів.

Результати випробувань показують, що в порівнянні з прототипом заявлений склад і спосіб підготовки суміші дозволяють на 40 ... 50% збільшити плинність суспензії при однаковому наповненні і збереженні оптимальної тривалості затвердіння, в 6 і більше разів зменшити КТЛР, практично виключити обсипальність і в 1, 5 ... 2,0 рази підвищити міцність керамічних форм і стрижнів.

Суміш і спосіб її підготовки випробувані в художньому та ювелірному лиття по виплавлюваних моделях на номенклатурі виливків, що відрізняються підвищеною масою і складністю мікрорельєфу, показавши поліпшення якості їх виробництва.

Таким чином, заявляються суміш і спосіб її підготовки дозволяють отримувати високоточні гіпсові ливарні форми і стрижні з підвищеними фізико-механічними властивостями. Ефективність досягається за рахунок спеціальних технологічних добавок - недефіцитних відходів виробництва вогнетривів низької вартості (пилоподібний возгон шамотного виробництва) в поєднанні з розробленим складом затворітеля і його обробкою наносекундной електромагнітними імпульсами для забезпечення поліпшених реологічних властивостей суміші.

Склад і спосіб підготовки суміші рекомендуються для виробництва виливків художніх і ювелірних виробів з кольорових і дорогоцінних сплавів. Однак з огляду на точність одержуваних форм і їх підвищені фізико-механічні властивості, суміш і спосіб її підготовки можуть бути використані в зубопротезном справі, у виробництві інших виробів в точній лиття з кольорових сплавів.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Урвачев В.П., Кочетков В.В., Горіна Н.Б. Ювелірне і художнє лиття по виплавлюваних моделях сплавів міді. - Челябінськ: Металургія. -1991. -168 С.

2. Магницкий О.П., Пірайнен В.Ю. Художнє лиття. - СПб .: Політехніка. -1996. -213 С.

3. Авторське свідоцтво N 904869. 15.02.82 B 22 C 1/16. Суміш для виготовлення ливарних форм по виплавлюваних моделях / Кондаков Е.Н., Смирнов А. А., Старченко І.П. та ін. Бюл. N 6, 1982. -С. 59 (прототип). B 21 J 15/38.

4. Гутов Л.А., Бабляк Е.Л., Ізойко А.П. Художнє лиття з дорогоцінних металів. - Л .: Машинобудування, 1988. - 224 с.

5. Патент РФ N 1757088. Пристрій для формування наносекундних імпульсів / Бєлкін BC, Шульженко Г.І. Бюл. N 31, 1992. - с. 226. 23.08.92 H 03 K 5/01, Ін-т отрута. ф. СО АН СРСР.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Суміш для виготовлення керамічних форм і стрижнів при виробництві виливків з кольорових і дорогоцінних сплавів, що включає гіпс, динас і воду, що відрізняється тим, що вона додатково містить пилоподібний возгон шамотного виробництва і алюмохромфосфатне сполучна при наступному співвідношенні інгредієнтів, мас.%:

Гіпс - 10 - 14

Динас - 50 - 63

Пилоподібний возгон шамотного виробництва - 3,7 - 7,0

Алюмохромфосфатне сполучна - 0,003 - 0,02

Вода - Все інше

2. Спосіб приготування суміші для виготовлення керамічних форм і стрижнів при виробництві виливків з кольорових і дорогоцінних сплавів, що включає перемішування інгредієнтів суміші і її вібровакуумірованіе, що відрізняється тим, що суміш має наступний склад, мас.%:

Гіпс - 10 - 14

Динас - 50 - 63

Пилоподібний возгон шамотного виробництва - 3,7 - 7,0

Алюмохромфосфатне сполучна - 0,003 - 0,02

Вода - Все інше

а перед перемішуванням інгредієнтів здійснюють обробку водного розчину алюмохромфосфатне сполучного наносекундной електромагнітними імпульсами.

3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що обробку водного розчину алюмохромфосфатне сполучного наносекундной електромагнітними імпульсами здійснюють протягом 15 - 25 хв.

Версія для друку
Дата публікації 02.01.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів