Badania właściwości mas formierskich z korundu i glinokrzemianu przeznaczonych na ceramiczne formy odlewnicze

• Autorzy: Wiśniewski P. , Sitek R. , Mizera J.

Warianty tytułu

EN

Studies of the properties of alumina and aluminosilicate slurries for ceramic shell moulds

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań właściwości mieszanek formierskich z korundu oraz glinokrzemianu (Remasil 60), które przeznaczono na pierwszą warstwę oraz warstwy konstrukcyjne form odlewniczych służących do odlewania precyzyjnego. Określono wpływ zawartości fazy stałej na parametry mas formierskich oraz dokonano wyboru systemów formierskich o odpowiednich parametrach. Najkorzystniejsze wyniki otrzymano dla mieszanek formierskich: przeznaczonych na warstwę przymodelową, których stężenie fazy stałej wynosiło 72,5% wag. oraz mieszanki na warstwy konstrukcyjne, gdzie udział proszku wyniósł 70% wag. Spoiwem konstrukcyjnym był nanokompozyt polimerowo-ceramiczny zawierający nanocząstki SiO₂ (LUDOX AM30). Proszki charakteryzowano z użyciem: analizatora wielkości cząstek metodą dyfrakcji laserowej oraz skaningowych mikroskopów elektronowych (SEM), a nanokompozyt z wykorzystaniem mikroskopu STEM. Masy formierskie charakteryzowano pod względem: lepkości dynamicznej i względnej, gęstości, pH oraz adhezji do płyty (tzw. „test płyty”). Pomiary te przeprowadzano przez siedem dni w warunkach laboratoryjnych w temperaturze 20°C. Otrzymane wyniki pokazały, że masy lejne z korundu i glinokrzemianu oraz nanokompozytu zawierającego krzemionkę koloidalną charakteryzują się dobrymi właściwościami i mają szansę zostać zastosowane w odlewnictwie precyzyjnym do otrzymywania form.

EN

The paper presents results properties of alumina and aluminosilicate slurries dedicated to the first layer and construction layers of shell molds, respectively. The influence of the solid phase content on the parameters of the slurries was determined. Particle size distribution was determined with use of the advanced laser particle size analyzer Horiba LA-950 (LALLS technique). To characterize morphology of the powders and binder scanning electron microscopy (SEM and STEM) observations were performed. The slurries were prepared in a mechanical mixer. The experiment was based on a daily plate weight tests and pH, Zahn cup (4 mm diameter) viscosity and dynamic viscosity by rheometer with a shear rate range of 1–100–1 1/s measurements that are fundamental for investment casting industry. Adhesion of the examined mass was determined by the plate immersion (dimensions: 75×75 mm) in a slurry and estimation its weight of 75.46 g. The slurry dipping was controlled during 180 seconds with results notation every 15 seconds. The obtained results proved opportunity of their application for the investment casting and foundry, being prospective issue for future fabrication of shell moulds.

Słowa kluczowe

PL

forma odlewnicza ceramiczna; masy formierskie; Al2O3; glinokrzemian; nano SiO2; odlewanie precyzyjne

EN

ceramic shell mold; slurries; Al2O3; aluminosilicate; nano SiO2; precision casting

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych
• Czasopismo: Szkło i Ceramika
• Rocznik: 2017
• Tom: R. 68, nr 6
• Strony: 16--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., fot., rys.

Twórcy

autor

Wiśniewski P.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej

autor

Sitek R.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej

autor

Mizera J.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej

Bibliografia

• [1] Haratym R., Biernacki R., Myszka D., 2008, Ekologiczne wytwarzanie dokładnych odlewów w formach ceramicznych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa.
• [2] Jones S., Juan C., 2003, Advances in shell moulding for investment casting, „Journal of Materials Processing Technology”, s. 135.
• [3] Haratym R., 1997, Procesy odlewania precyzyjnego w formy odlewnicze, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa.
• [4] Lewandowski J. L., 1997, Tworzywa na formy odlewnicze, Wydawnictwo Akapit, Kraków.
• [5] Ferenc J., Matysiak H., Kurzydłowski K. J., 2010, Organic viscosity modifiers for controlling rheology of ceramic slurries used in the investment casting, Proceedings of the 12th International Conference on Modern Materials and Technologies (CIMTEC 2010) „Advances in Science and Technology”, vol. 70, DOI: 10.4028/www.scientific.net/AST.70.102.
• [6] Wiśniewski P., Małek M., Mizera J., Kurzydłowski K. J., 2017, Effect of adding waterbased binders on the technological properties of ceramic slurries based on silicon carbide, „Materials and Technologies”, 51 (2), DOI: 10.17222/mit.2015.194.
• [7] Małek M., Wiśniewski P., Matysiak H., Zagórska M., Kurzydłowski K. J., 2014, Technological properties of SiC-based ceramic slurries for manufacturing investment casting shell moulds, Archives of Metallurgy and Materials 59 (3), DOI: https://doi.org/10.2478/amm-2014-0180.
• [8] Małek M., Wiśniewski P., Szymańska J., Mizera J., Kurzydłowski K. J., 2016, Technological Properties of Ceramic Slurries Based on Silicon Carbide with Poly(vinyl alcohol) Addition for Shell Moulds Fabrication in Precision Casting Process, Acta Physica Polonica A, vol. 129 (2016), DOI: 10.12693/APhysPolA.129.528.
• [9] Matysiak H., Ferenc J., Michalski J., Lipiński Z., Jakubowicz G., Kurzydłowski K. J., 2011, Porowatość i wytrzymałość form ceramicznych wykorzystywanych w procesie odlewania precyzyjnego metodą Bridgmana, „Inżynieria Materiałowa”, nr 1.
• [10] Frueh C., Poirier D. R., Maguire M. C., 1997, The Effect of Silica-Containing Binders on the Titanium/Face Coat Reaction, Metallurgical and Materials Transactions B 28B, DOI: 10.1007/s11663-997-0019-1.
• [11] Koralnik M. K., Wiśniewski P., Moszczyńska D., Sitek R., Mizera J., 2017, Ocena czasu suszenia pierwszej i drugiej warstwy ceramicznej formy odlewniczej z wykorzystaniem kamery termowizyjnej, „Glass and Ceramics”, 2017 (1).
• [12] Wiśniewski P., Małek M., Sitek R., Matysiak H., Kurzydłowski K. J., 2014, Technologiczne właściwości mas formierskich z SiC z przeznaczeniem dla ceramicznych form odlewniczych dla przemysłu lotniczego, „Szkło i Ceramika”, nr 3/2014 , ss. 11–15.
• [13] www.blayson.com

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).