×
10.01.2014
216.012.93c2

СУСПЕНЗИЯ ОГНЕУПОРНАЯ ДЛЯ ОБОЛОЧКОВЫХ ФОРМ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к литейному производству. Суспензия включает этилсиликат, спиртовой раствор нитрата алюминия девятиводного, микропорошки электрокорунда, алюминиевый порошок и оксид иттрия при следующем соотношении компонентов, мас.%: этилсиликат 5,0-8,0; спирт этиловый 14,0-17,0; нитрат алюминия девятиводный 1,3-2,0; кислота соляная или азотная 0,06-0,1; поливинилбутираль 0,03-0,09; алюминиевый порошок 3,0-6,0; оксид иттрия 4,0-8,0; микропорошки электрокорунда - остальное. Обеспечивается уменьшение степени взаимодействия керамической формы с металлом отливок. 2 табл.
Основные результаты: Суспензия огнеупорная для оболочковых форм по выплавляемым моделям, включающая этилсиликат, растворитель, огнеупорный наполнитель на основе оксида алюминия, алюминиевый порошок и добавку, отличающаяся тем, что в качестве растворителя этилсиликата она содержит спиртовой раствор нитрата алюминия девятиводного, а в качестве добавки содержит оксид иттрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к литейному производству, в частности к изготовлению отливок из тугоплавких химически активных металлов, жаропрочных и других высоколегированных сплавов по выплавляемым моделям.

В настоящее время перспективным конструкционным материалом в авиакосмической промышленности, судостроении, химическом и нефтяном машиностроении являются титановые сплавы. По сравнению со стальными деталями, титановые оказываются прочнее при одинаковой массе. При температурах до 500°C титановые сплавы противостоят коррозии лучше нержавеющих и жаростойких сталей.

Основным недостатком титана является его химическая активность при высоких температурах, особенно в жидком состоянии, вследствие чего плавка и заливка сплавов на его основе осуществляется в вакууме. Расплавленный титан активно взаимодействует с кислородом, углеродом и азотом, а также со многими огнеупорными материалами. Недостаточная химическая инертность литейной формы к заливаемому титановому сплаву приводит к образованию на отливках поверхностных дефектов и видоизмененного слоя повышенной твердости, что увеличивает трудоемкость ее обработки и резко снижает эксплуатационные характеристики литой детали. /Производство отливок из сплавов цветных металлов / А.В.Курдюмов и др. - М.: Металлургия, 1986. - с.287…293/. В применяемых керамических литейных формах по выплавляемым моделям наиболее химически активным компонентом является кремнезем связующего, который в вакууме при температурах заливки и прогрева форм подвергается термической диссоциации с выделением монооксида кремния, а также атомарного и молекулярного кислорода, окисляющих компоненты сплава.

Наиболее близкой по технической сущности является суспензия для изготовления оболочковых литейных форм по выплавляемым моделям, включающая перхлорат калия /Авторское свидетельство СССР №1238880. МКИ 4 В22С 1/16. Суспензия для изготовления оболочковых литейных форм по выплавляемым моделям / Александров В.М., Кулаков Б.А., Солодянкин А.А. и др. Бюл. №23, 1986./ Смесь включает раствор гидролизованного этилсиликата, алюминиевый порошок, перхлорат калия и огнеупорный наполнитель, мас.%:

раствор гидролизованного этилсиликата 20…40
алюминиевый порошок 1,5…8,0
перхлорат калия 0,1…1,0
огнеупорный наполнитель остальное

Суспензия данного состава позволяет снизить содержание свободного диоксида кремния и получать отливки из титановых сплавов, заливаемых в холодные формы, однако при заливке в нагретые до 800...1000°С керамические формы, остаточный кремнезем способен взаимодействовать с заливаемым сплавом, изменять его состав и структуру и ухудшать эксплуатационные свойства.

В основу изобретения положена техническая задача по созданию формовочной огнеупорной суспензии для уменьшения степени взаимодействия керамической формы с металлом отливок.

Указанная задача решается тем, что огнеупорная суспензия для оболочковых форм по выплавляемым моделям, включающая этилсиликат, растворитель, огнеупорный наполнитель на основе оксида алюминия, алюминиевый порошок и добавку, согласно изобретению, в качестве растворителя этилсиликата применяется спиртовой раствор нитрата алюминия девятиводного, а в качестве добавки используется оксид иттрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Этилсиликат 5,0…8,0
Спирт этиловый 14,0…17,0
Нитрат алюминия девятиводный 1,3…2,0
Кислота соляная или азотная 0,06…0,1
Поливинилбутираль 0,03…0,09
Алюминиевый порошок 3,0…6,0
Оксид иттрия 4,0…8,0
Микропорошки электрокорунда остальное

Количество этилсиликата обусловлено прочностными характеристиками формы и ее химической активностью по отношению к заливаемому металлу. Содержание этилсиликата менее 5,0% мас. не позволяет достигнуть необходимой минимальной прочности форм, а содержание более 8,0% мас. увеличивает химическую активность форм.

Содержание этилового спирта обусловлено содержанием кремнезема в гидролизованном этилсиликате, т.е. в жидкой соствляющей суспензии и достижением необходимых технологических параметров вязкости.

Нитрат алюминия девятиводный в спиртовом растворе диссоциирует и впоследствии равномерно распределяется в пространственной структуре кремнезоля. При прокалке форм он разлагается с образованием аморфного оксида алюминия и впоследствие при температурах 950…1100°С спекается с диоксидом кремния связующего, образуя химически более инертное соединение - муллит. Содержание нитрата алюминия менее 1,3% не обеспечивает связывание активной составляющей кремнезема формы. Содержание более 2,0% снижает прочность литейной формы вследствие нарушения пространственной структуры силоксанов в связующем.

Кислота является катализатором гидролиза этилсиликата. Содержание кислоты менее 0,06% не обеспечивает прохождения качественного гидролиза. Увеличение содержания кислоты более 0,1% может снизить живучесть формовочной суспензии.

Поливинилбутираль создает на поверхности суспензии органическую полимерную пленку и препятствует испарению растворителя из связующего. При содержании поливинилбутираля менее 0,03% содержание растворителя в супензии умньшается, и она приобретает повышенную вязкость. При содержании более 0,09% суспензия очень долго стекает с модели и не обсыхает на модельном блоке.

Алюминиевый порошок способствует повышению эффективности спекания наполнителя и достижения необходимой прочности форм после прокалки. Содержание менее 3%; не обеспечивает необходимой прочности, содержание более 6% повышает вероятность хрупкого разрушения формы в процессе заливки.

Оксид иттрия, как основной оксид, при прокалке эффективно связывает остаточный диоксид кремния связующего в силикат иттрия, который более устойчив, чем кремнезем, к заливаемому сплаву. Содержание оксида иттрия взаимосвязано с полнотой соединения в силикат иттрия остаточного диоксида кремния, не муллитизированного введенным при гидролизе нитратом алюминия. При содержании оксида иттрия менее 4% связывание кремнезема проходит не в полной мере, увеличение содержания более 8% нецелесообразно, так как не приводит к повышению эффективности процесса, а ведет лишь к повышению стоимости форм.

Приготовление суспензии осуществляют следующим образом.

Готовят 10…12 мас.%. раствор нитрата алюминия девятиводного Al(NO3)3·9H2O ГОСТ 3757-75 в этиловом спирте.

Суспензию готовят раздельным способом. Связующим служит раствор гидролизованного этилсиликата марки ЭТС-40. В качестве органического растворителя применяют раствор нитрата алюминия девятиводного в этиловом спирте, а в качестве катализатора гидролиза - соляную или азотную кислоту. Гидролиз проводят следующим образом. Смешивают технический этилсиликат со спиртовым раствором нитрата алюминия девятиводного в присутствии катализатора - азотной или соляной кислоты и антииспарителя - поливинилбутираля и перемешивают в течение 40…60 мин. До приготовления суспензии связующее выдерживается в течение 18…36 часов. Условное содержание SiO2 в гидролизованном этилсиликате составляет SiO2 8…12%. Связующее имеет состав, мас.%:

Этилсиликат-40 18,6…28,4
Кислота 0,21…0,32
Поливинилбутираль 0,1…0,3
Спиртовой раствор нитрата алюминия девятиводного 81,3…70,1 остальное

Суспензию готовят введением в связуюощее поршкообразных компонентов - алюминиевого порошка, оксида иттрия и микропорошков электрокорунда. Соотношение жидкой и твердой составляющей суспензии находится в пределах от 1:2,8 до 1:3,6, что обеспечивает условную вязкость в пределах 15…45 с и соотношение всех компонентов согласно формуле изобретения.

В качестве корундовой составляющей огнеупорного наполнителя суспензии используют смесь порошков белого электрокорунда, например следующего состава, мас.%: М5 - 25; №3 - 40; №5 - 35.

В качестве алюминиевого порошка предпочтительнее использовать порошок марки АСД-4, как наиболее дисперсный, имеющий высокую удельную поверхность.

Оксид иттрия используется в виде плавленого дисперсного порошка с размером зерен 5…10 мкм.

Вязкость огнеупорной суспензии по вискозиметру ВЗ-4 для 1-го слоя 30…45 с., для 2-го 25-30 с, и для остальных 15-22 с. В качестве присыпки используют электрокорунд белый фракции №20 для 1-го слоя и фракции №50 для остальных.

При изготовлении форм из предлагаемой суспензии сушку нанесенных слоев осуществляют на воздухе, в воздушно-аммиачной среде, а также вакуумно-аммиачным способом.

Удаление разовых моделей осуществляют в горячей модельной массе, в воде, горячим воздухом, нагретым воздухом в автоклавах. Формы прокаливают в окислительной атмосфере при 1000…1200°С в течение 4…6 ч.

Изготавливают 5-слойные стандартные керамические образцы и 9-слойные формы.

Заливку титановых сплавов производят в печи ВДЛ-4, вакуум в печах достигает 10-2 мм рт. ст.

Для получения сравнительных данных осуществляют также изготовление литейных форм из смеси согласно прототипу.

Составы смесей приведены в табл.1, свойства литейных форм и показатели качества отливок приведены в табл.2.

Таблица 1
Составы суспензий
Наименование ингредиентов Количество ингредиентов, мас.%
прототип 1 2 3
Этилсиликат 6,5 5,0 6,5 8,0
Спирт этиловый 15,5 17,0 15,5 14,0
Нитрат алюминия девятиводный - 2,0 1,7 1,3
Кислота 0,07 0,06 0,08 0,1
Поливинилбутираль 0,06 0,09 0,06 0.3
Алюминиевый порошок 4,0 6,0 4,0 4,0
Оксид иттрия - 4,0 6,0 8,0
Перхлорат калия 0,6 - - -
Микропорошки электрокорунда остальное остальное

Таблица 2
Результаты испытаний смесей по составам
Показатели Результаты испытаний по составам
прототип 1 2 3
Прочность форм на изгиб после вытопки, МПа 3,5 5,4 5,8 4,9
Прочность форм на изгиб после прокалки, МПа 3,9 1,1 1,0 9,1
Глубина видоизмененного слоя отливки,, мкм 110 23 26 25
Шероховатость поверхности отливки, Ra 10 8 8 8
Класс размерной точности отливки по ГОСТ 26645-85 5 5 5 5

Результаты испытаний показывают, что по сравнению с прототипом заявленный состав смеси позволяет получить керамические формооболочки, превосходящие по механическим свойствам прототип, в то же время снизить их химическую активность по отношению к заливаемому титановому сплаву, и соответственно, существенно уменьшить образование видоизмененного слоя на отливках.

Заявленный состав может быть использован в литье по выплавляемым моделям титановых и других химически активных сплавов.

Суспензия огнеупорная для оболочковых форм по выплавляемым моделям, включающая этилсиликат, растворитель, огнеупорный наполнитель на основе оксида алюминия, алюминиевый порошок и добавку, отличающаяся тем, что в качестве растворителя этилсиликата она содержит спиртовой раствор нитрата алюминия девятиводного, а в качестве добавки содержит оксид иттрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 161 items.
27.02.2013
№216.012.2bf4

Водонагреватель

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на мини-ТЭЦ, оснащенных газотурбоэлектрогенераторами. Задачей изобретения является повышение эффективности работы за счет снижения сопротивления газового тракта и уменьшения выхода оксидов азота в атмосферу. Предложен водонагреватель,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476779
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.03.2013
№216.012.2d8c

Способ изготовления полой вентиляторной лопатки

Изобретение может быть использовано в авиационном двигателестроении при изготовлении полой лопатки вентилятора газотурбинного двигателя, состоящей из выполненных из титанового сплава обшивок и заполнителя. Способ предполагает использование диффузионной сварки для соединения обшивок и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477191
Дата охранного документа: 10.03.2013
27.03.2013
№216.012.3139

Способ ионно-плазменного нанесения покрытия в вакууме на поверхность гравюры штампа из жаропрочного никелевого сплава

Изобретение относится к машиностроению, в частности к области горячей объемной штамповке металлических деталей, в частности деталей сложной формы, например лопаток газотурбинных двигателей. Способ ионно-плазменного нанесения покрытия в вакууме на поверхность гравюры штампа из жаропрочного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478139
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.03.2013
№216.012.313a

Способ получения ионно-плазменного покрытия на лопатках компрессора из титановых сплавов

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в авиационном двигателестроении и энергетическом турбостроении. Детали помещают в вакуумную камеру установки, создают требуемый вакуум, ионную очистку и ионно-имплантационную обработку поверхности основного материала детали с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478140
Дата охранного документа: 27.03.2013
10.04.2013
№216.012.345b

Способ ультразвукового контроля сварных соединений лопаток с диском

Использование: для ультразвукового контроля сварных соединений лопаток с диском. Сущность заключается в том, что наклонный преобразователь с фазированной решеткой перемещают по плоской поверхности лопатки, при этом для позиционирования преобразователя с фазированной решеткой при контроле...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478946
Дата охранного документа: 10.04.2013
20.04.2013
№216.012.3721

Способ формирования теплозащитного покрытия на деталях газовых турбин из никелевых и кобальтовых сплавов

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к методам формирования теплозащитных покрытий на лопатках турбин, и в особенности газовых турбин авиадвигателей и энергетических установок. Способ формирования теплозащитного покрытия на деталях газовых турбин из никелевых или кобальтовых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479666
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.04.2013
№216.012.3722

Способ ионно-имплантационной обработки деталей из титановых сплавов

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в авиационном двигателестроении и энергетическом турбостроении. Способ включает ионную очистку ионами аргона и ионно-имплантационную обработку поверхности детали ионами азота. Ионную очистку проводят при энергии от 8 до 10 кэВ и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479667
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.06.2013
№216.012.4ca1

Литейный алюминиевый сплав

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к сплавам на основе алюминия, и может быть использовано при получении крупногабаритных отливок сложной формы, предназначенных для изготовления деталей ответственного назначения, в частности корпусов редукторов, применяемых в авиастроении....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485199
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.06.2013
№216.012.50ca

Способ получения ультрамелкозернистой заготовки лопатки гтд из титановых сплавов

Изобретение относится к области металлургии, а именно к деформационно-термической обработке титановых сплавов, и может быть использовано в авиадвигателестроении при получении заготовок лопаток газотурбинных двигателей (ГТД). Способ получения заготовки лопатки ГТД с ультрамелкозернистой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486275
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.10.2013
№216.012.7a10

Способ ионно-имплантационной обработки лопаток компрессора из высоколегированных сталей и сплавов на никелевой основе

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в авиационном двигателестроении и энергетическом турбостроении для защитно-упрочняющей обработки пера рабочих лопаток компрессора и турбины из легированных сталей и сплавов на никелевой основе для повышения выносливости и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496910
Дата охранного документа: 27.10.2013
Showing 1-10 of 194 items.
10.01.2013
№216.012.1904

Способ выращивания объемных монокристаллов александрита

Изобретение относится к технологии получения объемных кристаллов александрита, которые могут быть использованы в качестве высококачественного сырья для изготовления оптических элементов лазерных систем. Способ включает растворение исходной шихты, ее гомогенизацию, введение в раствор вращающейся...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471896
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.19af

Форсунка

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на котлах, утилизирующих жидкотопливные смеси. Форсунка содержит последовательно установленные вдоль общей оси диспергатор первой ступени с конфузорной камерой первичного диспергирования, имеющий выходное окно и входное окно, два...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472067
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1a83

Частотно-широтно-импульсный регулятор переменного напряжения с распределенной нагрузкой

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может использоваться в регуляторах температуры. Технический результат заключается в повышении энергетических показателей регулятора напряжения благодаря выравниванию тока нагрузки между фазами. В состав устройства входят клемма для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472279
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d5c

Топка

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на котлах тепловых электростанций и промышленных котельных агрегатах, работающих на газообразном топливе. Топка содержит камеру сгорания с вертикальной плоскостью симметрии, боковые стены с экранными трубами, размещенные симметрично...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473010
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.2098

Способ вентиляции и отопления нежилого помещения

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в системах отопления нежилых помещений вблизи газовых котельных. Совершенствуется способ вентиляции и отопления нежилого помещения путем подачи в помещение из атмосферы и вывода в атмосферу из помещения потоков воздуха, отбора части...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473845
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.02.2013
№216.012.2be9

Двухкамерная топка для сжигания дробленых древесных отходов (варианты)

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в системах утилизации отходов деревообрабатывающих производств при одновременной выработке тепловой энергии и сокращении потребления газа и жидкого топлива. Двухкамерная топка для сжигания дробленых отходов содержит слоевую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476768
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2bf4

Водонагреватель

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на мини-ТЭЦ, оснащенных газотурбоэлектрогенераторами. Задачей изобретения является повышение эффективности работы за счет снижения сопротивления газового тракта и уменьшения выхода оксидов азота в атмосферу. Предложен водонагреватель,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476779
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.03.2013
№216.012.2d8c

Способ изготовления полой вентиляторной лопатки

Изобретение может быть использовано в авиационном двигателестроении при изготовлении полой лопатки вентилятора газотурбинного двигателя, состоящей из выполненных из титанового сплава обшивок и заполнителя. Способ предполагает использование диффузионной сварки для соединения обшивок и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477191
Дата охранного документа: 10.03.2013
27.03.2013
№216.012.313a

Способ получения ионно-плазменного покрытия на лопатках компрессора из титановых сплавов

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в авиационном двигателестроении и энергетическом турбостроении. Детали помещают в вакуумную камеру установки, создают требуемый вакуум, ионную очистку и ионно-имплантационную обработку поверхности основного материала детали с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478140
Дата охранного документа: 27.03.2013
10.04.2013
№216.012.326e

Способ изготовления форм по выплавляемым моделям (варианты)

Изобретение относится к области литейного производства. Способ включает нанесение на модель лицевого и последующих внутренних слоев суспензии на алюмоборфосфатном концентрате, их обсыпку и сушку. Лицевой и последующие слои наносят из суспензии, содержащей, мас.%: алюмоборфосфатный концентрат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478453
Дата охранного документа: 10.04.2013
+ добавить свой РИД