Wpływ ciężaru cząsteczkowego i ilości glikolu polietylenowego na właściwości mas lejnych z SiC

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

Warianty tytułu

EN

Effect of molecular weight and amount of PGE on SiC-based slurries

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań właściwości mas formierskich z węglika krzemu przeznaczonych do otrzymywania elementów silników lotniczych metodą odlewania precyzyjnego. Całkowite stężenie fazy stałej w ceramicznych masach lejnych z SiC wynosiło 60% wag. Spoiwem konstrukcyjnym była nanodyspersja polimerowo-ceramiczna zawierająca koloidalny Al₂O₃. Jako spoiwa modyfikujące zastosowano wodne roztwory glikolu polietylenowego (PGE) o ciężarach cząsteczkowych 6000, 10000 i 20000 g/mol, które dodawano w ilościach 5%, 10% i 15% wagowych w stosunku do proszku. Proszek SiC charakteryzowano pod względem: wielkości cząstek metodą dyfrakcji laserowej i za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) oraz składu fazowego i chemicznego za pomocą dyfraktometrów rentgenowskich XRD i XRF. Masy formierskie charakteryzowano pod względem: lepkości dynamicznej, czasu wypływu oraz adhezji do płyty (tzw. test płyty) i grubości warstwy. Pomiary te przeprowadzano przez 96 h w warunkach laboratoryjnych w temperaturze 21ºC. Otrzymane wyniki pokazały, że masy lejne z SiC zawierające nanodyspersję oraz PGE charakteryzują się obiecującymi właściwościami i mają szansę zostać zastosowane w odlewnictwie precyzyjnym.

EN

In the present paper properties of silicon carbide slurries in manufacturing shell moulds for investment casting of aircraft turbine elements were studied. Ceramic SiC slurries with a solid concentration of 60 wt. % were applied. As a structural binder nanodispersion containing colloidal Al₂O₃ was used. The poly(ethylene glycol) (PGE) with molecular weight 6000, 10000 and 20000 g/mol as a rheological modificators were added at different amount: 5, 10, 15 wt. %. Characterization of SiC powder were made by: grain size by laser diffraction, Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-Ray diffraction (XRD, XRF) methods. The properties of ceramic slurries such as: relative and dynamic viscosity, plate (plate weight test) and wax adhesion were studied by a range of techniques. These measurements were taken in laboratory conditions by 96 hours at temperature 21ºC. The results shows that SiC-based slurries, nanodispersion binder and PGE meet the investment casting requirements of aircraft turbine parts and had promising properties.

Słowa kluczowe

PL

masy lejne; SiC; spoiwo; PGE; odlewanie precyzyjne; forma odlewnicza

EN

slurries; SiC; binder; PEG; precision casting; shell mold

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych
• Czasopismo: Szkło i Ceramika
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 69, nr 3
• Strony: 11--14
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., fot., rys.

Twórcy

autor

Wiśniewski P.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej

autor

Antosiewicz W.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej

autor

Sitek R.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej

autor

Mizera J.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej

Bibliografia

• [1] R. Haratym, R. Biernacki, D. Myszka, Ekologiczne wytwarzanie dokładnych odlewów w formach ceramicznych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2008.
• [2] S. Jones, C. Juan, Advances in shell moulding for investment casting, Journ. of Mat. Process. 135, 2003.
• [3] R. Haratym, Procesy odlewania precyzyjnego w formy odlewnicze, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1997.
• [4] J. L. Lewandowski, Tworzywa na formy odlewnicze, Wydawnictwo Akapit, Kraków 1997.
• [5] M. Szweycer, D. Nagolska, Metalurgia i odlewnictwo, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2002.
• [6] M. Perzyk, Odlewnictwo, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2009.
• [7] P. Wiśniewski, M . Małek, R. Sitek, H. Matysiak, K. J. Kurzydłowski, Technologiczne właściwości mas formierskich z SiC z przeznaczeniem dla ceramicznych form odlewniczych dla przemysłu lotniczego, „Szkło i Ceramika”, 3/2014, ss. 11–15.
• [8] W. Fabianowski, Modyfikatory reologiczne, Reologia – Teoria i zastosowanie, EKMA, Warszawa 2010, ISBN 978-83-61905-04-2, ss. 29–48.
• [9] M. Małek, P. Wiśniewski, Wpływ dodatku glikolu polietylenowego na właściwości mas lejnych do wytwarzania form ceramicznych na osnowie SiC do zastosowań w odlewnictwie precyzyjnym części turbin lotniczych, „Przetwórstwo tworzyw”, 2014.
• [10] P. Wiśniewski, R. Sitek, J. Mizera, Badania właściwości mas formierskich z korundu i glinokrzemianu przeznaczonych na ceramiczne formy odlewnicze, „Szkło i Ceramika”, 6/2017, ss. 16–20.
• [11] M. Małek, P. Wiśniewski, J. Szymańska, J. Mizera, K.J. Kurzydłowski, 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.
• [12] M. Małek, P. Wiśniewski, H. Matysiak, M. Zagórska, K.J. Kurzydłowski, Technological properties of SiC-based ceramic slurries for manufacturing investment casting shell moulds, „Archives of Metallurgy and Materials” 59 (3) 2014, DOI: https://doi.org/10.2478/amm-2014-0180.
• [13] 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.
• [14] J. Ferenc, H. Matysiak, K. J. 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.