В.И.Стадничук

Белгородский государственный технологический университет

ПОЛУЧЕНИЕ КЕРАМИЧЕСКОЙ ФОРМЫ ДЛЯ ЛИТЬЯ ЖАРОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ

Керамическая форма, получаемая по выплавляемой модели, определяет качество литых изделий. Свойства керамической формы зависят как от свойств компонентов суспензии – огнеупорного наполнителя и связующего, так и качества технологического процесса ее изготовления. Используемые в настоящее время в качестве связующего гидролизованные растворы этилсиликата (ГРЭ) обеспечивают высокие технологические свойства суспензий и физико-механические свойства корундо-силлиманитовых форм. Но они оказывают негативное влияние на качество литой поверхности из-за высокой химической активности формы за счет большого содержания кремнезема. Предложенные в настоящее время связующие на основе различных солей, гидрооксидов и других соединений в ряде случаев способствует повышению химической устойчивости формы, но не обеспечивают технологические свойства суспензий. Потери в производстве допускаются также из-за использования связующего неустановленного качества, так как способы его определения не дают полной оценки. Например, качество этилсиликата (ЭТС) определяется содержанием в нем кремния в пересчете на SiO₂, этоксильных групп и значением кинематической вязкости, что приближенно характеризует его качество в момент изготовления. При транспортировке и хранении ЭТС в нем могут образоваться мельчайшие частицы SiO₂ в виде осадка, который никакого участия в дальнейших процессах гидролиза и поликонденсации не принимает. Перед запуском в производство ГРЭ проверяют кинематическую вязкость, содержание SiO₂ и НСℓ. Существует необходимость в оценке качества этилсиликата до и после проведения гидролиза, заключающимся в установлении его связующей способности.

Недостаток дистенсиллиманита связан с присутствием в его составе оксидов железа и титана, которые при заливке формы жаропрочными сплавами с высокой температурой в вакууме могут взаимодействовать с его элементами, при этом на литой поверхности детали образуются неметаллические включения. Таким образом, в ряде случае необходимо применять очистку дистенсиллиманита. Кроме того, при высокой температуре может происходить муллитизация дистенсиллиманита с выделением кремнезема по реакции:

3(SiO₂ · Аℓ₂О₃) → 3 Аℓ₂О₃ · 2SiO₂ + SiO_2.

Это предполагает проведение предварительной муллитизации дистенсиллиманита с введением веществ, связывающих образующийся кремнезем.

Большое влияние на качество керамической формы оказывает операция выплавления разовой модели. Горячая вода или перегретый пар способны разрушить силикатную пленку на частицах огнеупорного наполнителя, в результате чего форма разупрочняется. После сушки и обжига на внутренней поверхности формы находятся не связанные между собой огнеупорные частицы. При заливке жидким металлом поверхность формы размывается и эти частицы остаются на отливке. Особенно сильно этот процесс проявляется при использовании моделей на основе карбамида, имеющего химическую формулу (NH₂)₂CO. Диссоциация карбамида протекает с образованием щелочной среды, которая интенсифицирует процесс разрушения кислого геля связующего. Разработаны разнообразные приемы предотвращения поверхностного разупрочнения формы при выплавлении модели, но не всегда их применение отвечает требованиям технологического процесса.

Образование горячих трещин на отливках со сложным профилем чаще всего связано с повышенной прочностью форм. Разработано множество способов, влияющих на изменение прочности формы. Например, уменьшения прочности формы можно достичь увеличением ее пористости до 50 %, снижением содержания связующего, изменением параметров обжига и других и для каждого конкретного случая подбирается наиболее рациональный способ.

Формирование структуры отливки зависит от соотношения температур подогрева формы и заливки сплава, а также скорости охлаждения залитой формы. Высокая температура подогрева формы способствует повышению плотности металла и заполнению тонких сечений отливки. Однако при этом в сплаве может образоваться крупнозернистая структура. Улучшения качества структуры металла можно добиться увеличением скорости его охлаждения сразу после заливки. Управление температурно-временными параметрами процесса позволит повысить качество литых деталей.

Таким образом, для повышения качества литых деталей необходимо дополнительно:

1. Определение связующей способности этилсиликата после его гидролиза.

2. Проводить подготовку дистенсиллиманита – предварительную муллитизацию и очистку от вредных примесей. Зависит от условий заливки.

3. Выбрать способ защиты поверхности керамической формы от воздействия выплавляющей среды в период растворения модели.

4. Установить оптимальную прочность формы в нагретом состоянии для каждого вида литой детали и определить метод регулирования прочности.

5. Определить температурно-временные параметры литья.