суспензия для изготовления литейных керамических форм

Формула изобретения

1. Суспензия для изготовления литейных керамических форм для получения отливок из жаропрочных сплавов на основе никеля, содержащая гидролизованный этилсиликат, модификатор на основе кобальтсодержащего вещества и огнеупорный наполнитель на основе оксида алюминия, отличающийся тем, что компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:

Гидролизованный этилсиликат - 20 - 40

Модификатор на основе кобальтсодержащего вещества - 5 - 12

Огнеупорный наполнитель на основе оксида алюминия - Остальное

2. Суспензия по п.1, отличающаяся тем, что в качестве модификатора на основе кобальтсодержащего вещества она содержит алюминат кобальта.

3. Суспензия по п.1, отличающаяся тем, что в качестве огнеупорного наполнителя на основе оксида алюминия она содержит электрокорунд или дистенсиллиманит.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к литейному производству, в частности к изготовлению керамических форм для литья деталей из жаропрочных сплавов на основе никеля, преимущественно лопаток ГТД.

Известна суспензия, включающая гидролизованный этилсиликат с использованием в качестве огнеупорного наполнителя электрокорунда или дистенсиллиманита, в частности при следующем соотношении компонентов, мас. %:

гидролизованный этилсиликат - 20-35

электрокорунд или дистенсиллиманит - остальное

("Литье по выплавляемым моделям" под редакцией Я.И. Шкленника и В.А. Озерова, М., Машиностроение, 1971, с. 189-250).

Для решения специфических требований технологического процесса изготовления литейных форм и требований технических условий, предъявляемых к отливкам в известную суспензию вводятся различные добавки. Так, для улучшения смачиваемости моделей - поверхностно-активные вещества, например бензин; для улучшения спекаемости оболочек и повышения их прочности - вещества, образующие шпинели с материалом наполнителя, например азотнокислый магний; для улучшения качества отливок - вещества активно влияющие на кристаллизующийся в литейной форме расплав металла, например силикокальций.

В качестве прототипа предлагаемого изобретения может быть принята суспензия, включающая гидрализованный этилсиликат, огнеупорный наполнитель - электрокорунд или дистенсиллимонит, в который вводят алюминат кобальта или окись кобальта. ("Производство отливок из сплавов цветных металлов". А.В. Курдюмов и др. М., МИСиС, 1996 г. С. 309).

Суспензия предназначена для изготовления керамических форм при изготовлении фасонных отливок из никелевых сплавов неответственного назначения, так как количественный состав суспензии не обеспечивает регламентацию макроструктуры металла отливок в оптимальных пределах. При литье деталей из жаропрочных сплавов на никелевой основе, преимущественно лопаток ГТД, существенным резервом повышения качества отливок является измельчение и регламентация макроструктуры металла отливок. Для этих целей суспензия, взятая в качестве прототипа, неприемлема.

Технической задачей данного изобретения является создание суспензии для изготовления литейных керамических форм, позволяющей измельчать и регламентировать макроструктуру металла отливок и повышать качество отливаемых деталей ГТД.

Для достижения поставленной задачи предлагается суспензия следующего состава, мас. %:

Гидролизованный этилсиликат - 20-40

Модификатор на основе кобальтсодержащего вещества - 5-12

Огнеупорный наполнитель на основе оксида алюминия - остальное

В качестве кобальтсодержащего модификатора может быть использован алюминат кобальта.

В качестве огнеупорного наполнителя может быть использован электрокорунд или дистенсиллиманит.

Пример осуществления.

Предлагаемое изобретение было опробовано в условиях литейного цеха. Проверенные составы керамической суспензии приведены в таблице.

Все керамические суспензии приготовлялись по единой технологии. После перемешивания в смесителе в течение 1 часа расчетного количества гидрализованного этилсиликата и наполнителя в приготовленную суспензию вводилось расчетное количество модификаторов, суспензия дополнительно перемешивалась в течение 20 минут. Проводился замер вязкости суспензии вискозиметром В34 по истечении 100 см³, вязкость суспензии с наполнителем - электрокорундом была 50-55 сек, с наполнителем дистенсиллиманитом 55-60 сек.

Изготовление литейных форм производилось нанесением суспензии на блоки мод елей, материал обсыпки блоков - электрокорунд. Всего наносилось 9 слоев. После удаления моделей блоки прокаливались. Отливались заготовки образцов для испытания на сопротивление усталости металла и пластины размером 50 х 100 х 7 мм. Заливка форм осуществлялась в вакуумных печах с глубиной вакуума 10^-3 тор жаропрочным сплавом ЖС6У. Температура форм в момент заливки металла была 1000^oC 10^o температура заливки металла 1520^oC 10^o. Отлитые пластины травились в кислотном реактиве до выявления макроструктуры. Определялся средний размер макрозерен. Данные по размеру макрозерна отливок приведены в таблице, там же приведены результаты испытаний на сопротивление усталости соответствующих образцов.

Как следует из данных, приведенных в таблице, использование предлагаемой керамической суспензии для изготовления керамических форм методом выплавляемых моделей позволит регламентировать макроструктуру металла отливок в пределах 1-3 мм по диаметру зерен, что обеспечивает повышение предела выносливости жаропрочных литейных сплавов на 50-70%.

Таким образом, применение предлагаемой суспензии позволит получать литые детали из жаропрочных сплавов на основе никеля преимущественно лопатки газовых турбин с регламентированной мелкозернистой макроструктурой металла, что обеспечивает повышение ресурса работы деталей в эксплуатации.