SU1752560A1 - Method of casting ceramic products mostly of slip with thermoplastic binder - Google Patents

Abstract

Использование: дл  лить  изделий типа тел вращени . Сущность изобретени : по способу выдержку отливки в форме под давлением осуществл ют после ее охлаждени  до температуры 0,9-1,1 от температуры отвердевани  шликера, причем охлаждение отливки производ т путем приложени  центробежного прессующего давлени , величина которого должна быть больше предельного напр жени  сдвига перерабатываемого шликера. 1 ил.. 1 табл.Use: for casting products such as rotation bodies. SUMMARY OF THE INVENTION: According to the method, the casting is held in a mold under pressure after it is cooled to a temperature of 0.9-1.1 from the hardening temperature of the slip, and the casting is cooled by applying a centrifugal pressing pressure, the value of which should be greater than the shear stress limit recyclable slip. 1 or 1 tab.

Description

Изобретение относитс  к керамическому производству и может быть использовано дл  лить  изделий типа тел вращени .The invention relates to ceramic production and can be used for casting products such as rotation bodies.

Известен способ центробежного лить  керамических изделий, включающий подачу шликера во вращающуюс  форму, где под действием центробежных сил происходив формообразование отливки и ее отвердевание при охлаждении.There is a known method of centrifugal casting of ceramic products, which includes the supply of a slip into a rotating mold, where the molding of a casting and its solidification during cooling occur under the action of centrifugal forces.

К недостаткам способа относ тс  сложность подачи термопластичного шликера во вращающуюс  форму при литье длинномерных и крупногабаритных изделий, а также наличие дефектов, обусловленных неравномерностью упаковки порошка в полуфабрикате .The disadvantages of the method include the difficulty of feeding a thermoplastic slip into a rotating mold when casting lengthy and large-sized products, as well as the presence of defects due to uneven packing of the powder in the semi-finished product.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ лить  керамических изделий, включающий заполнение формы шликером из бака под давлением с дальнейшей отсечкой бака от формы и повышение давлени  в ней.Closest to the present invention is a method for casting ceramic products, including filling the mold with a slip from a pressure tank with a further cut-off of the tank from the mold and an increase in pressure therein.

Однако с возрастанием габаритов отливки (крупногабаритные издели  с тонкими стенками , длинномерные издели  ) увеличиваетс  отношение поверхности отливки к площади сечени  литника, че-, рез который известным способом предполагаетс  подпитка формы шликером и повышение давлени  в ней. При таком увеличении отношени  площадей эффективность способа падает вследствие слож- ности обеспечени  направленности охлаждени  литьевых форм. В этом случае отливки особенно из жестких шликеров, например оксида берилли , охлаждаютс  практически одновременно по всему объему , что приводит к браку за счет усадочных раковин, возникновени  неравномерности упаковки и возрастани  величины остаточных напр жений, которые привод т к растрескиванию и неравномерности усадки заготовки при обжиге.However, with an increase in the dimensions of the casting (large-sized products with thin walls, lengthy products), the ratio of the surface of the casting to the cross-sectional area of the sprue increases, which, in a known manner, assumes that the mold is fed with a slip and the pressure in it increases. With such an increase in the area ratio, the efficiency of the method decreases due to the difficulty in providing directional cooling of the injection molds. In this case, castings, especially from hard slurries, for example beryllium oxide, are cooled almost simultaneously throughout the volume, which leads to rejection due to shrinking shells, the occurrence of packing unevenness and an increase in the magnitude of residual stresses that lead to cracking of the workpiece during firing .

%%

ЮYU

ел о оeaten about oh oh

Целью изобретени   вл етс  повышение качества изделий за счет предотвращени  образовани  неоднородной структуры,The aim of the invention is to improve the quality of products by preventing the formation of a heterogeneous structure,

Согласно способу лить  керамических изделий преимущественно из шликера на термопластичной св зке, включающему заполнение под давлением литьевой формы шликером из шликерного бака, отсечение литьевой формы от шликерного бака, повышение давлени  в форме и выдержку отливки в форме под давлением, выдержку отливки в форме под давлением осуществл ют после ее охлаждени  до температуры 0,9-1,1 от температуры отвердевани  шликера , причем охлаждение отливки производ т путем приложени  центробежного прессующего давлени , величина которого должна быть больше предельного напр жени  сдвига перебатываемого шликера.According to the method of casting ceramic products predominantly from a slip on a thermoplastic binder, including filling the injection mold with a slip from the slip tank, cutting off the injection mold from the slip tank, increasing the pressure in the mold and holding the casting in the mold under pressure, after it has cooled to a temperature of 0.9-1.1 from the temperature of solidification of the slip, the castings are cooled by applying a centrifugal pressing pressure, the value of which is to be greater than the limit shear stress perebatyvaemogo slip.

Компенсаци  усадки производитс  путем уменьшени  объема отливки в соответствии с уменьшением ее объема при усадке за счет центробежного прессовани  отливки после ее охлаждени  до температуры 0,9- 1,1 Т отвердевани , а не подачей шликера в форму под повышенным давлением через литник. В этом интервале температур при приложении центробежного прессующего давлени , величина которого больше предельного напр жени  сдвига перерабатываемого шликера, происходит наиболее качественна  компенсаци  усадки, достигаетс  минимальный уровень остаточных напр жений и отсутствует неравномерность упаковки.Shrinkage compensation is performed by reducing the volume of the casting in accordance with a decrease in its volume during shrinkage due to centrifugal pressing of the casting after it is cooled to a temperature of 0.9-1.1 T solidification, rather than by feeding the slip into the mold under increased pressure through the sprue. In this temperature range, when a centrifugal pressing pressure is applied, the magnitude of which exceeds the shear stress of the processed slip, the shrinkage is of the highest quality, the minimum level of residual stresses is reached, and there is no uneven packing.

На чертеже представлена схема устройства , реализующего предлагаемый способ.The drawing shows a diagram of the device that implements the proposed method.

Устройство состоит из герметично закрытого шликерного бака 1, нижней части питател  2, верхней части питател  с отсекающим клапаном 3, литьевой формы 4, периодически взаимодействующей с прижимным устройством 5 и установленной на рабочем столе 6, выполненном с возможностью вращени  от привода, включающего ременную передачу 7, сцепление 8, тормоз 9, двигатель 10.The device consists of a hermetically sealed slip tank 1, the lower part of the feeder 2, the upper part of the feeder with the shut-off valve 3, the injection mold 4, periodically interacting with the clamping device 5 and mounted on the work table 6, made rotatable from the drive, including belt drive 7 , clutch 8, brake 9, engine 10.

П р и м е р. В шликерный бак 1, заполненный шликером, разогретым до 80°С, подают сжатый воздух давлением 5 атм, Одновременно с подачей давлени  в бак срабатывает пневмопривод прижимного устройства 5 и подвижна  его часть входит в соприкосновение с формой 4, герметично прижима  его к поверхности рабочего стола 6. Под воздействием давлени  воздуха шликер заполн ет через питатель 2 и отсекающий клапан 3 литьевую форму 4, установленную соосно с осью вращени  рабочего стола 6. После заполнени  формы 4PRI me R. Compressed air with a pressure of 5 atm is supplied to the slip tank 1 filled with a slip heated to 80 ° C. Simultaneously with the pressure being applied to the tank, the pneumatic drive of the pressure device 5 is activated and its movable part comes into contact with the form 4, hermetically pressing it to the surface of the working table 6. Under the influence of air pressure, the slip fills through the feeder 2 and the slam-shut valve 3 of the injection mold 4 installed coaxially with the axis of rotation of the working table 6. After filling the mold 4

срабатывает отсекающий клапан 3, отсека  бак 1 от формы 4. Температура отвердевани  перерабатываемого шликера равна 55°С. После охлаждени  отливки до 49,560 ,5°С включением сцеплени  8 вращение от двигател  10 с помощью ременной передачи 7 передаетс  рабочему столу 6, на котором устаноЁлена форма 4. Количество оборотов стола определ етс  из услови the slam-shut valve 3, the tank 1 compartment from the mold 4 is activated. The solidification temperature of the processed slip is 55 ° C. After cooling the casting to 49.560, 5 ° C by engaging the clutch 8, the rotation from the engine 10 is transmitted via the belt drive 7 to the work table 6, on which form 4 is installed. The number of table turns is determined by

Рцентр Рт, где Рт - предельное напр же- ние сдвига (реологическа  характеристика шликера определ етс  известными методами на пластомерах).The center is Pt, where Pt is the ultimate shear stress (the rheological characteristics of the slip are determined by known methods on plastomers).

Дл  оксида берилли  при 60,5-49,5°СFor beryllium oxide at 60.5-49.5 ° C

зависимость Рцентр от температуры определ етс  из выражени  (Рцентр - центробежное давление)the dependence of the center on temperature is determined from the expression (center - centrifugal pressure)

2020

РцентрRTC

(-4).(-four).

пP

где ушл - объемный вес шликера, г/см3; g - ускорение силы т жести, см/с2;where left is the volumetric weight of the slip, g / cm3; g is the acceleration of the force of gravity, cm / s2;

0) 0)

лп 30lp 30

- углова  скорость;- angular velocity;

П - рассто ние от центра вращени  до внешнего диаметра, см;P is the distance from the center of rotation to the outer diameter, cm;

га - рассто ние от центра вращени  до внутреннего диаметра, см.ha is the distance from the center of rotation to the inner diameter, cm.

Опуска  преобразовани Down conversion

5five

,5555

3Pmg3Pmg

(-4(-four

(об/с).(rev / s).

После окончательного отвердевани  отливки рабочий стол 6 останавливают выключением сцеплени  8 и срабатыванием тормоза 9. Давление в прижимном устройQ стве сбрасывают. В дальнейшем литьевую форму снимают с рабочего стола б, разбирают , отлитые издели  удал ют, а форму готов т к следующему циклу. По мере готовности формы цикл повтор ют.After the final hardening of the casting, the working table 6 is stopped by disengaging the clutch 8 and activating the brake 9. The pressure in the pressing device is released. Subsequently, the mold is removed from the worktable b, disassembled, the molded products are removed, and the mold is prepared for the next cycle. As the mold is ready, the cycle is repeated.

5 Дл  вы влени  интервала температур отливки, при которых начинают центробежную подпрессовку, проведены исследовани , результаты которых приведены в таблице. Дл  каждого значени  температуQ ры устанавливалс  процент бракованных изделий. Эксперименты проводили на издели х , представл ющих собой цилиндр с5 In order to reveal the temperature range of the casting at which centrifugal prepressing begins, studies have been carried out, the results of which are shown in the table. For each temperature value, the percentage of defective products was determined. The experiments were carried out on products that are a cylinder with

Снаружи 120 ММ, Овнутр 100 ММ, Н 300Outside 120 MM, Ovnutr 100 MM, N 300

мм.mm

5 Как видно из данных, приведенных в таблице, приложение центробежного прессующего давлени  при температурах выше 60,5°С приводит к ощутимому браку по трещинам . Причиной такого брака  вл етс  неравномерность упаковки, обусловленна 5 As can be seen from the data presented in the table, the application of a centrifugal pressing pressure at temperatures above 60.5 ° C leads to a noticeable defect on cracks. The reason for such a marriage is the uneven packing caused by

перераспределением порошка и св зки по объему отливки под действием на частицы порошка, наход щиес  при этих температурах в жидкой св зке, разных по величине центробежных сил, частицы порошка имеют различные размеры и наход тс  на разном рассто нии от оси вращени .By redistributing the powder and binder over the volume of the casting under the action of the powder particles located at these temperatures in the liquid binder, of different magnitude centrifugal forces, the powder particles have different sizes and are located at different distances from the axis of rotation.

При 50-60°С достигаетс  наиболее высокий выход годных, что объ сн етс  эффективной подпрессовкой шликера в форме. Резкое увеличение брака, особенно по усадочным раковинам, при температурах ниже 50°С св зано с тем, что на практике, поскольку при этих температурах значительно вырастает величина предельного на- пр жени  сдвига термопластичного шликера, технически сложно достичь необходимое центробежное прессующее давление частоты вращени . Таким образом, эффект от приложени  центробежного прессующего давлени  начинает наиболее положительно про вл тьс  при температурах ниже 60°С, когда в зкость литейной системы значительна и массообмённыё процессы затруднены, и заканчиваетс  при температурах ниже 50°С, когда величина предельного напр жени  сдвига тер ющего пластичность шликера превосходит реально достижимое центробежное давление. Поэтому предлагаемым способом выдержку под давлениеми следует вести центробежным прессованием при температуре отливки 0,9- 1,1 Т отвердевани . ; -: ; At 50-60 ° C, the highest yield is achieved, which is explained by the effective pressing of the slip in the mold. The sharp increase in scrap, especially in shrinkable shells, at temperatures below 50 ° C is due to the fact that in practice, since at these temperatures the magnitude of the ultimate shear stress of the thermoplastic slip increases significantly, it is technically difficult to achieve the necessary centrifugal pressing pressure of rotation frequency. Thus, the effect of applying a centrifugal pressing pressure begins to most positively manifest itself at temperatures below 60 ° C, when the viscosity of the casting system is significant and mass-massing processes are difficult, and ends at temperatures below 50 ° C, when the magnitude of the ultimate shear stress the plasticity of the slip exceeds the real attainable centrifugal pressure. Therefore, the proposed method holds the pressure under pressure and should be carried out by centrifugal pressing at a casting temperature of 0.9-1.1 T hardening. ; -:;

Использование предлагаемого сЬособа по сравнению с известным способом позво-   ет получить равномерную упаковку безUsing the proposed method in comparison with the known method allows to obtain uniform packaging without

остаточных напр жений в теле отливки, благодар  чему исключаютс  растрескивание и неравномерность усадки заготовки при обжиге , что важно при производстве крупкно- габаритных и длинномерных керамических изделий, и повысить выход годных за счет уменьшени  брака по усадочным раковинам особенно при литье изделий, где технически сложно обеспечить направленное охлаждение , например длинномерных тонкостенных втулок большого диаметра.residual stresses in the casting body, thereby eliminating cracking and uneven shrinkage of the workpiece during firing, which is important for the production of large-sized and long ceramic products, and increase the yield by reducing rejects on shrinkable shells, especially when casting products, where it is technically difficult to ensure directional cooling, such as long thin-walled bushings of large diameter.

Таким образом, предлагаемый способ позвол ет повысить качество крупногабаритных длинномерных изделий типа тел вращени .Thus, the proposed method makes it possible to improve the quality of large-sized long products such as rotation bodies.

Claims (1)

Формула изо б ре те н и   Способ лить  керамических изделий преимущественно из шликера на термопластичной св зке, включающий заполнение под давлением литьевой формы шликером из шлйкёрного бака, отсечечение литьевой формы от шлйкёрного бака, повышение давлени  в форме и выдержку отливки в форме под давлением, от ли ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  качества Изделий за счет предотвращений образовани  неоднородной структуры, выдержку отливки в форме под давлением осуществл ют после ее охлаждени  до температуры 0,9-1,1 от температуры отвердевани  шликера, причем охлаждение of ливки производ т путем приложени  центробежного прессующего давлени , величина которого больше предельного напр жени  сдвига перерабатываемого шликера.Formula isboretin and Method of casting ceramic products mainly from a slip on a thermoplastic bond, including filling the mold under pressure with a slip from the slip tank, cutting off the mold from the slip hose, increasing the pressure in the mold and holding the casting in the mold under pressure from In order to improve the quality of the Products by preventing the formation of a heterogeneous structure, the casting is held in a mold under pressure after cooling to a temperature of 0.9-1.1 from temperature o hardening of the slip, and cooling of the pouring is carried out by applying a centrifugal pressing pressure, the value of which is greater than the shear stress of the processed slip.