Навігація
Головна
ПОСЛУГИ
Авторизація/Реєстрація
Реклама на сайті
 
Головна arrow Природознавство arrow Теорія і технологія пресування порошкових матеріалів
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Лиття з термопластичних шлікерів

За своєю фізичною суттю лиття з термопластичних шлікерів дещо відрізняється від розглянутих раніше процесів.

Для здійснення цього процесу готується термопластичний шлікер, що складається з високодисперсного порошку і зв'язки. Як зв'язку найчастіше використовують парафін. Шлікер готують поступовим додаванням порошку в розплавлену зв'язку в процесі її перемішування за температури 80-90 °С. Час змішування зазвичай становить 2 год. Зрештою термопластичний шлікер повинен бути висококонцентрованою суспензією порошку в полярній рідині (розплавлений парафін). Окрім вказаних компонентів, до складу шлікера для запобігання злипанню (коагуляції) частинок твердої фази вводяться ПАВ – олеїнова, пальмітинова і стеаринова кислоти, а також бджолиний віск. Мінімальна кількість ПАВ повинна бути достатньою для покриття поверхні частинок мономолекулярним шаром. Вагову кількість ПАВ можна визначити так:

(8.5)

де- питома поверхня порошку;

- довжина молекули ПАВ;

- густина ПАВ.

Окрім дефлокуючої дії, введення ПАВ сприяє зменшенню в'язкості шлікера (рис. 136).

Оптимальний вміст ПАВ, наприклад бджолиного воску, у зв'язці становить 10-15 %. Рекомендовані склади шлікерів з учас-

тю деяких тугоплавких сполук і їх характеристики наведені в таблиці 42.

Оптимальні значення в'язкості залежать від дисперсності, гранулометричного складу і форми частинок порошку . Для отримання якісних шлікерів необхідно застосовувати дисперсні порошки (бажано менше 5 мкм) з рівновісною формою частинок. При цьому найвища щільність заготівок досягається при використанні набору з декількох фракцій порошку.

Для лиття з термопластичних шлікерів в основному використовують металеві форми. При цьому найбільш поширене лиття під тиском. Для цієї мети використовують спеціальні ливарні машини з резервуаром, що підігрівається, в якому підтримуються задана температура шлікера і однорідність складу за об'ємом за рахунок перемішування спеціальними мішалками (рис. 137)

Заповнення форми здійснюється за допомогою подачі в резервуар стисненого повітря під тиском 0.4-1.0 МПа. Якість лиття визначається точністю розмірів відливки. її міцністю, однорідністю. На якість відливок впливають об'ємна швидкість заповнення форми, швидкість впускання, температура шлікера і форм, властивості шлікера, геометричні параметри форми тощо.

Вплив домішок ПАВ на в'язкість шлікера з карбіду титана з використанням різних ПАВ

Рисунок 136 – Вплив домішок ПАВ на в'язкість шлікера з карбіду титана з використанням різних ПАВ

Таблиця 42 – Склади термопластичних шлікерів з тугоплавких сполук і їх властивості

Матеріал

Питома

поверхня,

м2/г

Вміст

зв'язки,

%

В'язкість

шлікера,

Пас

Коефіцієнт

упаковки

шлікера

ТіС

4,0

10,0

8,2

0,62

NbC

2,1

6,0

9,0

0,66

SiC

4,1

12,6

9,0

0,66

Si3N4

2,3

16,0

11,0

0,59

ZnB2

3,6

8,0

13,2

0,63

(Ti,Cr)B2

4,1

12,6

11,2

0,57

MoSi2

3,1

9,0

9,0

0,65

Схема установки для формування виробів з термопластичних мас під тиском

Рисунок 137 – Схема установки для формування виробів з термопластичних мас під тиском

Об'ємна швидкість заповнення форми, залежить від тиску робочого газу, що подається в резервуар зі шлікером, умов лиття і визначається об'ємною швидкістю витікання шлікера,, тобто

(8.6)

де k – коефіцієнт втрати швидкості, який залежить від тертя шлікера об стінки форми і каналів, що підводяться, опору повітря, що витісняється з форми, збільшення в'язкості шлікера при його охолодженні, гідродинамічного опору тощо.

За швидкостей заповнення форми нижче оптимальних можливе охолодження шлікера і його затвердіння до моменту повного заповнення форми, що призводить до браку. За великих швидкостей заповнення можливе виникнення турбулентних потоків шлікера, особливо в місцях злиття декількох потоків при складній конфігурації форми. Турбулентність потоків призводить до захоплення бульбашок повітря і, як наслідок, до утворення пустот у виробі. В цьому відношенні для запобігання утворенню подібних дефектів у виробах необхідно вибирати таку лінійну швидкість руху шлікера, за якої не виникали б турбулентні потоки. Граничні значення швидкостей, за яких виникають турбулентні потоки, знижуються зі зменшенням в'язкості шлікерів. Так, якщо врахувати, що в'язкість термопластичних шлікерів знижується зі збільшенням їх температури, то збільшення її вимагає зниження швидкості руху шлікера. Наприклад, для шлікерів на основі парафіну з температурою 60, 80, 100 °С граничними є швидкості відповідно 150, 100 і 80 м/с.

Швидкість заповнення форми також впливає на пористість і коефіцієнт упаковки. Зазвичай коефіцієнт упаковки росте зі збільшенням швидкості до оптимальних значень і надалі зменшується за рахунок появи турбулентних потоків.

Підвищенню щільності відливок сприяє збільшення тиску газу. Проте для запобігання виникненню турбулентних потоків лиття ведуть за відносно низького тиску і тільки після заповнення форми шлікером його збільшують. При цьому роблять витримку протягом 20-60 с.

Вплив температури шлікера на властивості відливок неоднозначний (рис. 138). Зі збільшенням температури шлікера збільшується коефіцієнт упаковки і знижується пористість. При цьому оптимальними температурами слід вважати 80-100 °С. За вищих температур якість відливок погіршується, що зумовлюється виникненням турбулентних потоків. Як правило, зі зменшенням товщини (стінок) виробів збільшуються температура шлікера і форми. Інакше можливе переохолодження і, як наслідок, неповне заповнення форми.

Істотний вплив на процес лиття мають властивості шлікера. Підвищенню ливарних характеристик шлікера і поліпшенню якості відливок сприяє пониження його в'язкості, теплопровідності і швидкості затвердіння.

Залежність коефіцієнта упаковки (1) і пористості (2) від температури шлікера

Рисунок 138 – Залежність коефіцієнта упаковки (1) і пористості (2) від температури шлікера

Оптимальними режимами лиття термопластичних шлікерів за участю парафіну слід вважати такі: температура шлікера 80-90 °С, температура форми 20-30 °С, максимальний тиск повітря при литті 0,4-1,0 МПа, витримка під тиском 20-60 с, в'язкість шлікера 5-12 Пахс.

Окрім лиття під тиском, існують й інші методи формування виробів з термопластичних шлікерів – це наморожування, відцентрове лиття, лиття в кокіль, зливне лиття, безперервне лиття, гаряче штампування, гаряче протягування. Можлива також додаткова механічна обробка заготівок.

Невід'ємною частиною виготовлення виробів литтям з термопластичних мас є процес часткового або повного видалення зв'язки, який проводять нагрівом заготівок у засипці з оксиду алюмінію на повітрі. Раціональним режимом видалення зв'язки з відливок, одержаних з тонкодисперсних порошків тугоплавких сполук, з товщиною стінок 5-10 мм є нагрів виробу від 20 до 200 °С протягом 8 год із середньою швидкістю 20-25 °С/год, з витримкою за кінцевої температури 2-3 год.

При видаленні зв'язки з виробів з товщиною стінок 10-20 мм швидкість нагріву повинна становити 30-35 °С/год, але при цьому необхідно робити проміжні ізотермічні витримки при 50- 55 °С протягом 2 год, при 160-170 °С протягом 2 год, за кінцевої температури 200 С протягом 3-4 год. За вищих швидкостей нагріву як у першому, так і в другому випадку процес видалення зв'язки інтенсифікується настільки, що можливе порушення суцільності виробів. Залежно від форми виробу, його габаритних розмірів і властивостей вихідного порошку вказані режими можуть відхилятися в ту або іншу сторону. Так, якщо має місце різна товщина стінок і вони тонкі, то кінцеву температуру нагріву обмежують інтервалом 170-180 °С, збільшуючи одночасно витримку за цієї температури. Слід зазначити, що зв'язка віддаляється легше зі шлікерних відливок, виготовлених із крупних порошків, що пов'язане зі збільшенням середнього розміру пор, по яких мігрує розплавлена зв'язка.

На перебіг процесу видалення зв'язки також істотно впливають розміри відливок. Масштабний чинник помітно впливає за температур вище 150 °С, при яких у масивних відливках протікають одночасно декілька процесів. Якщо в поверхневих шарах видалення зв'язки відбувається за рахунок випаровування, то у внутрішніх шарах йде міграція розплавленої зв'язки у напрямку до поверхні. Цей процес йде поволі. У зв'язку з цим втрати зв'язки в масивних виробах відносно менші, ніж у дрібних заготівках.

При виготовленні тонкостінних виробів процес видалення зв'язки проводять за вищих кінцевих температур (до 800 °С) з повним видаленням зв'язуючого. В цьому випадку заготівки стають міцнішими, що достатньо для подальшої їх обробки. Унаслідок підвищеної схильності до окиснення тонких порошків процес необхідно вести в захисному середовищі, за який найчастіше використовують водень, що також сприяє видаленню зв'язки за рахунок її гідрогенізації. Типовий режим повного видалення зв'язки в середовищі водню показано на рисунку 139.

Оптимальний режим видалення зв'язки із заготівок тугоплавких сполук з товщиною стінок 10 мм

Рисунок 139 – Оптимальний режим видалення зв'язки із заготівок тугоплавких сполук з товщиною стінок 10 мм

Після часткового або повного видалення зв'язки вироби спікають. Цей якого практично не відрізняється від процесу спікання заготівок, одержаних іншими методами.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Банківська справа
БЖД
Бухоблік та Аудит
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Нерухомість
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
РПС
Соціологія
Статистика
Страхова справа
Техніка
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси