|
Реферат: Жаростойкие и жаропрочные никелевые сплавы, применяемые в авиационных двигателях, и их термическая обработка (Металлургия)
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЛУЖБА ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ
Реферат по дисциплине
«МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ» на тему:
«Жаростойкие и жаропрочные никелевые сплавы, применяемые в авиационных
двигателях, и их термическая обработка»
2001 год
В авиационных двигателях широкое применение нашли жаростойкие и жаропрочные
никелевые сплавы. В качестве жаростойких применяют сплавы ХН60ВТ (ВЖ98,
ЭИ868), ХН50ВМТЮБ (ЭП648), ХН68ВМТЮК (ЭП693), ХН56ВМТЮ (ЭП199) и др.
Термическая обработка сплавов в значительной мере определяется выбранной
системой легирования. Так, например, сплав ХН60ВТ имеет низкую концентрацию
((-образующих элементов, поэтому не содержит в своей структуре ((-фазу,
отличается повышенной пластичностью и не требует термической обработки
после сварки. Структура сплава состоит из никелевого (-твёрдого раствора, в
котором содержится небольшое количество частиц (-W и карбидной фазы Ni3W3C
и Cr23C6. однако другие сплавы, у которых повышение жаропрочности
обеспечивается путём упрочнения (-твёрдого раствора и выделения дисперсных
частиц упрочняющей ((-фазы (сплавы ХН50ВМТЮБ, ХН68ВМТЮК, ХН56ВМТЮ),
подвергаются упрочнению при термической обработке, состоящей из закалки и
старения.
Температура закалки выбирается из условия получения однородного твёрдого
раствора. Так, например, сплав ХН50ВМТЮБ подвергают закалке на воздухе от
температуры 1140(С и последующему старению при температуре 900(С в течение
5 ч, а сплав ХН68ВМТЮК закаливают от температуры 1100(С с последующим
старением при температуре 900(С в течение 5 ч. При старении из
пересыщенного твёрдого раствора выделяются дисперсные частицы упрочняющей
((-фазы и сплавы упрочняются.
Наличие ((-фазы повышает жаропрочность и одновременно сообщает сплавам
склонность к образованию горячих трещин при сварке и термической обработке,
необходимость в термической обработке деталей после сварки или подварки
технологических, а также эксплуатационных дефектов.
Свойства жаропрочных никелевых сплавов для лопаток и дисков газовых
турбин определяются термической стабильностью структуры, размерами, формой
и количеством упрочняющей ((-фазы, прочностными характеристиками (-твёрдого
раствора, оптимальным соотношением параметров кристаллических решёток (- и
((-фаз, распределением карбидной фазы и другими факторами. Обычно
жаропрочные сплавы упрочняются путём целенаправленного многокомпонентного
легирования. Суть многокомпонентного легирования состоит в обеспечении
жаропрочности путём совершенствования гетерофазного строения, включающего
контролируемое выделение частиц упрочняющей ((-фазы, обеспечении её
термической стабильности, целенаправленном изменении морфологии, параметров
кристаллических решёток (- и ((-фаз, их влияния на дислокационную структуру
сплавов, а также на протекание диффузионных процессов.
Основные требования к материалам для лопаток турбин обусловлены самим
развитием конструкции двигателей, непрерывным повышением жаропрочности,
пластичности, сопротивления термической и малоцикловой усталости, стойкости
к воздействию газовой среды. Материалы для лопаток турбин современных
двигателей должны обладать высокой сопротивляемостью разрушению при
термической и малоцикловой усталости, которая является в настоящее время
основным видом разрушения. Опасность разрушения усугубляется поверхностными
реакциями, связанными с газовой коррозией, разупрочнением границы зёрен.
Для изготовления лопаток турбин исползуют деформируемые и литейные
сплавы. Деформируемые сплавы обладают ограниченными возможностями
обеспечения необходимой жаропрочности, поскольку дальнейшее их легирование
ведёт к практически полной потере их технологической пластичности при
деформации. Ведущее место среди жаропрочных сплавов принадлежит литейным
сплавам, новым направленно кристализованным и монокристализованным сплавам,
которые широко применяются в современных высокотемпературных двигателях.
Совершенствование технологии литья и многокомпонентного легирования
обеспечило существенное увеличение рабочей температуры сплавов, причём и
направленные и монокристаллические сплавы группы ЖС стали более
пластичными. Предельные рабочие температуры нагрева деформируемых сплавов
не превышают 1000(С.
Широкое распространение нашли деформируемые сплавы ЭП109, ЭП220, ЖС6КП и
литейные ЖС6К, ЖС6У, ЖС6Ф, ВЖЛ12У, ЖС30, ЖС26, ЖС32 и др.
Термическая обработка сплавов состоит из закалки и старения. Закалка
производится при температурах 1220-1280(С в течение 3-5 ч. Отливки деталей
получают методом точного литья по выплавляемым моделям и закаливают в
вакууме. Упрочняющая ((-фаза выделяется в основном в процессе охлаждения. В
процессе старения при температуре 950(С в течение 2 ч происходит
дополнительное незначительное выделение частиц ((-фазы и упрочнение
сплавов.
Окончательная структура сплавов состоит из легированного твёрдого
раствора на никелевой основе, ((-фазы и карбидов. Макроструктура сплава
ЖС6ФНК содержит поперечных границ зёрен, а сами зёрна обычно ориентированы
по длине лопатки в направлении ребра гранецентрированной решётки.
Сплавы обладают высокими механическими свойствами.
|Марка |Термическая обработка |Механические свойства |
|материала | | |
| | |(В900, |(1001000|(100900|(, % |
| | |МПа |, МПа |, МПа | |
|ЭП109 |Закалка с 1220(С 5 ч |650 |150 |270 |6 |
| |и старение при 950(С 2 ч | | | | |
|ЖС6КП |Закалка с 1220(С 4 ч |770 |160 |270 |6 |
| |и старение при 900(С 16 ч| | | | |
|ЖС6У |Закалка с 1230(С 3 ч |800 |165 |330 |5 |
| |и старение при 950(С 2 ч | | | | |
|ВЖЛ12У |» » |780 |150 |320 |5 |
|ЖС6Ф-НК |» » |850 |180 |450 |12 |
|ЖС26 (ВСНК) |Закалка с 1260(С 4 ч |880 |200 |410 |8 |
|ЖСЗ2 |Закалка с 1280(С 4 ч |960 |250 |475 |18 |
|(монокр) | | | | | |
Деформируемые сплавы ЭП109 и ЖС6КП применяются при температурах на
металле не более 950(С, а сплавы ЖС6У, ВЖЛ12У и ЖС6ФНК имеют более высокие
допустимые значения температур в эксплуатации, соответственно 1000(С для
ЖС6У и ВЖЛ12У и до 1050(С для ЖС6ФНК. Отсутствие поперечных границ зёрен,
более низкий модуль упругости и более высокая пластичность сообщают сплаву
ЖС6ФНК повышенную долговечность при воздействии высоких температур и
циклических термомеханических нагрузок. Температурные ограничения
применения жаропрочных сплавов с дисперсионным упрочнением обусловлены
растворением, быстрой коагуляцией упрочняющей ((-фазы и падением
жаропрочности при перегревах деталей в процессе эксплуатации.
Деформируемые сплавы имеют более мелкозернистую структуру, которая
обеспечивает их более высокое сопротивление усталости, тогда как литейные
сплавы с равноосной структурой имеют более высокую жаропрочность.
Введение гафния в сплав ЖС6ФНК усиливает карбидную ликвацию, способствует
способствует образованию в поверхностном слое карбидов Ме6С, обладающих
низкой жаростойкостью и не покрывающихся при диффузионном алитировании.
Наличие ванадия и титана в сплаве ЖС26 значительно снижает жаростойкость.
Сплав ЖС32 не содержит титана и ванадия, а легирование алюминием, танталом
и небольшой концентрацией хрома обеспечивает сплаву высокую жаростойкость.
Сплавы ЖС26 и ЖС32 с направленной и монокристаллической структурой
обладают более высокой термической стабильностью, термостойкостью. Для
обеспечения однородности состава и структуры по объёму отливки лопаток
подвергаются нагреву при закалке в вакууме до более высоких, чем равноосные
сплавы, температур. В процессе нагрева и высокотемпературной выдержки
происходит растворение ((-фазы и карбидов МеС, Ме23С6, Ме6С в твёрдом
растворе на никелевой основе. При охлаждении происходит выделение
упрочняющей ((-фазы, которая обеспечивает сплавам высокие механические
свойства.
Для деталей из литейных никелевых сплавов широко используется
гомогенизация. При гомогенизации происходит уменьшение степени ликвации и
стабилизация структуры сплавов. Гомогенизация способствует увеличению
объёмного содержания дисперсных частиц упрочняющей ((-фазы. Во время
высокотемпературной выдержки растворяются грубые выделения ((-фазы,
образовавшиеся при кристаллизации. Следует, однако, отметить, что
оптимизация режимов термической обработки для достижения оптимальной формы,
размеров и распределения частиц упрочняющей ((-фазы не всегда
сопровождается улучшением механических свойств. Так, например, образование
частиц карбидов Ме6С неблагоприятной пластинчатой формы в процессе
гомогенизации и последующего охлаждения сплава ЖС6У практически сводит на
нет эффект улучшения свойств путём управления структурой ((-фазы, и в итоге
после гомогенизации при температуре 1210(С длительная прочность остаётся на
прежнем уровне.
Неоднородная структура сплавов образуется также и в случае недогрева до
температуры полного растворения упрочняющей ((-фазы в сплавах. Образующиеся
скоагулированные частицы ((-фазы снижают характеристики прочности и
пластичности.
Однако гомогенизирующая термическая обработка деталей из сплавов
направленной кристаллизации сопровождается улучшением механических свойств,
поскольку упрочняющая фаза после направленной кристаллизации имеет
неправильную форму и значительно укрупнена. При скорости кристаллизации 4
мм/мин размеры ((-фазы достигают 1 мкм, тогда как после термической
обработки - 0,5-0,6 мкм, причем выделения становятся однородными и
равномерно распределенными по объёму. Частицы ((-фазы существенно меньше
вырастают в процессе высокоскоростной направленной кристаллизации, они даже
меньше, чем у направленно кристаллизованных и затем термообработанных
сплавов.
При равноосной кристаллизации скорость охлаждения сплавов почти такая же,
как и при термической обработке в вакууме, поэтому частицы ('-фазы,
выделившиеся во время кристаллизации, мало отличаются по размерам от
частиц, выделяющихся в процессе охлаждения при термической обработке, и
дальнейшего измельчения частиц не происходит.
Термическая обработка стабилизирует структуру сплавов, увеличивает
объёмное содержание ('-фазы, уменьшает степень её неоднородности по
химическому составу и по размерам, снижает уровень ликвации, что в итоге
приводит к существенному повышению характеристик долговечности лопаток
турбин.
Особое значение приобретает термическая обработка лопаток турбин при
ремонте, когда требуется восстановить начальную структуру и свойства
сплавов, претерпевших существенные изменения в процессе эксплуатации при
длительном воздействии на детали термомеханических нагрузок. Своевременное
восстановление тонкой структуры сплавов при ремонте обеспечивает двух-
трёхкратное увеличение их ресурса.
Направленная кристаллизация сообщает сплавам повышение предела
выносливости, длительной прочности и пластичности.
|Марка |ЖС6К |ЖС6У |ЖС6Ф |ЖС6К-НК |ЖС6У-НК |ЖС6Ф-НК |
|сплава | | | | | | |
|(-1900 |250 |290 |260 |260 |310 |350 |
|(1001000 |160 |170 |180 |175 |185 |190 |
|(20 |5 |6 |6 |6 |8 |9 |
Развитие направленной кристаллизации обеспечило решение задачи получения
эвтектик с ориентированной структурой, представляющих собой естественные
композиционные жаропрочные сплавы. Температурный уровень их работы
существенно выше, чем у сплавов с равноосной и направленной структурами.
При высоких температурах основным упрочнителем жаропрочных композиционных
сплавов системы (/((-МеС являются волокна МеС, которые обладают высокой
температурной стабильностью.
Весьма перспективными являются керамические материалы на основе Si3N4,
SiC, окисленных эвтектик, которые позволяют обеспечить работу лопаток
турбин высокотемпературных двигателей при рабочих температурах до 1550-
2200(С.
Рассмотрим некоторые марки сплавов, применяемых для изготовления дисков
турбин.
Диски последних ступеней компрессоров и диски турбин авиадвигателей
подвержены высоким нагрузкам и неравномерному нагреву. Так, например, обод
нагревается до 550-800(С, а ступица дисков турбин нагревается до 300-500(С.
диски содержат большое количество концентраторов напряжений, поэтому
материалы для дисков турбин должны иметь следующие свойства:
1. Высокую прочность и жаропрочность во всём диапазоне рабочих
температур.
2. Низкую чувствительность к концентрации напряжений.
3. Высокую пластичность при длительном и кратковременном нагружении.
4. Высокое сопротивление малоцикловой усталости.
5. Стабильность структуры и фазового состава сплава.
6. Хорошую технологичность.
Выполнение этих требований достигается упрочнением твёрдого раствора,
увеличением объёмног содержания ((-фазы, контролем за выделением карбидов и
((-фазы по границам зёрен, исключением охрупчивающих фаз и очисткой сплавов
от вредных примесей.
Дисковые сплавы на основе никеля представляют собой сложнолегированные
композиции, трудно поддающиеся деформированию. В них недопустимы
охрупчивающие фазы типа (, (, ( и другие, не должно быть крупных выделений
карбидов, зональных ликвационных неоднородностей.
В современных отечественных авиадвигателях применяются сплавы для дисков,
не уступающие по свойствам лучшим зарубежным дисковым сплавам, а по
длительной прочности превосходящие их.
В дисковых сплавах применяется принцип многокомпонентного легирования,
развитый при разработке жаропрочных сплавов для лопаток турбин.
В настоящее время для изготовления дисков турбин применяются
деформируемые сплавы ХН77ТЮР (ЭИ437БУ), ХН73МБТЮ (ЭИ698), ХН62БМКТЮ
(ЭП742), ЭП741 и др.
Химический состав сплавов
| | |(100750,|(, % |KCU, | |
| | |МПа | |МДж/м2 | |
|ХН77ТЮР |Закалка с 1080(С, 8 |350 |15 |0,5 |700 |
|(ЭИ437БУ) |ч на воздухе. | | | | |
| |Старение при 750(С, | | | | |
| |16 ч. | | | | |
|ХН73МБТЮ |Первая закалка с |420 |17 |0,5 |750 |
|(ЭИ698) |1120(С, 2 ч на | | | | |
| |воздухе. Вторая | | | | |
| |закалка с 1000(С, 3 | | | | |
| |ч на воздухе. | | | | |
| |Старение при 800(С, | | | | |
| |8 ч. | | | | |
|ХН62БМКТЮ |Первая закалка с |520 |20 |0,5 |800 |
|(ЭП742) |1150(С, 8 ч на | | | | |
| |воздухе. Вторая | | | | |
| |закалка с 1050(С, 4 | | | | |
| |ч на воздухе. | | | | |
| |Старение при 850(С, | | | | |
| |8 ч. | | | | |
|ЭП975 |Закалка с 1200(С, 8 |750 |14 |0,45 |850 |
| |ч на воздухе. | | | | |
| |Старение при 900(С, | | | | |
| |8 ч. | | | | |
Более высокая жаропрочность сплавов ЭП742 и ЭП975 обусловлена снижением
содержания хрома до 8-10% и введением вольфрама, молибдена, кобальта,
увеличением количества ((-фазы до 60%. В сплаве ЭП975 суммарное содержание
(W+Mo)=10-12%, а (Al+Ti)=7,5%. При увеличении суммарного содержания ((-фазы
до 60% в структуре появляется неравновесная ((-(()-эвтектика, поэтому
нагрев при закалке производится ступенчато, чтобы избежать оплавления
эвтектики. Охлаждение дисков при закалке проводят в масле или сжатым
воздухом.
Двойную закалку применяют для улучшения вязкости и пластичности сплавов.
При первой закалке обеспечивается достаточно полное растворение упрочняющих
фаз, гомогенизация сплава. При нагреве под повторную закалку по границам
зерен выделяются и коагулируют частицы карбидов, происходит частичный
распад пересыщенного твердого раствора с образование достаточно крупных
частиц ((-фазы. Карбиды выделяющиеся при 1000-1050(С, равномерно
распределяются по объёму. При отсутствии второй закалки однократная закалка
со старением приводит к образованию по границам зерен сплошной карбидной
сетки, которая снижает пластичность.
При старении происходит дополнительное выделение частиц ((-фазы и
упрочнение сплавов. Наличие небольшого количества сравнительно крупных
сферических частиц ((-фазы, сформированных во время нагрева под вторую
закалку, и мелкодисперсных выделений частиц ((-фазы, выделевшихся при
старении, обеспечивает максимальную долговечность дисков из сплавов ЭИ698 и
ЭП742.
Окончательная структура сплавов состоит из (-твердого раствора, ((-фазы и
карбидов.
Существенное расширение возможностей дальнейшего легирования сплавов для
дисков обеспечивает использование металлургии гранул, когда подавляется
развитие ликвации, уменьшаются размеры выделений первичной ((-фазы и
карбидов, повышается технологичность и экономичность использования металла.
Размеры гранул обычно составляют 0,02-0,4 мм.
При распылении сплавов на гранулы достигается очень высокая (до 106 (С с-
1) скорость кристаллизации, из грубой дендритной она становится зеренной
без видимых с увеличением до 40000 частиц выделений ((-фазы, измельчаются и
частицы карбидов.
Компактирование дисков производится при температуре закалки сплавов в
газостатах. Технология прессования дисков из порошков требует тщательной
очистки среды от кислорода, паров воды и других примесей. Наличие пленок
(Al2O3, TiO2, TiC) на поверхности гранул ускоряет разрушения. Углерод не
должен соприкасаться с атмосферой на всех этапах технологий получения
дисков.
В авиатехнике для изготовления валов, дисков, лабиринтов широко
применяется диспергированный сплав ЭП741П. Термическая обработка дисков из
диспергированных сплавов аналогична деформируемым.
Применение в металлургии гранул обеспечивает повышение коэффициента
использования металла, более высокую прочность и уменьшение массы
конструкции.
Следует отметить, что в процессе эксплуатации в ступицах и ободе дисков
накапливается значительная локальная пластическая деформация, возникают
микротрещины. В ободе происходит дополнительное выделение ((-фазы. В итоге
снижается сопротивление малоцикловой усталости.
Реферат на тему: Зубопротезное литье
ЗУБОПРОТЕЗНОЕ ЛИТЬЕ
Изготовление литых зубных протезов началось уже давно. Известно,
например, что в 1820 г. филадельфийский зубной врач Гудсон отливал
протезные пластинки из олова. Известны также так называемые
хеопластические протезы — из олова, серебра, висмута и сурьмы.
Широкое распространение литые протезы получили значительно позже,
когда был найден способ плавки золота и введения его в расплавленном виде в
литейную форму посредством специальных приспособлений с применением
давления пара, газа или центробежной силы.
Технология отливки складывается из следующих операций:
1) изготовление по гипсовой модели восковой формы,
2) погружение этой формы в покровную (формовочную) массу в
цилиндре для получения литейной формы,
3) выжигание восковой модели,
4) плавка золота,
5) заливка золота в литейную форму.
Такая технология еще сохранилась во многих местах до настоящего
времени. Остановимся на отдельных операциях технологии несколько подробнее.
Необходимый протез изготавливают первоначально из воска, при этом весьма
тщательно обрабатывают его вручную, применяя очень тонкий инструмент
(шпатели и др.). Если восковая модель оказывается во всех отношениях
безукоризненной, ее закрепляют на штифте на подставке (рис. 1).
После этого приступают к погружению восковой формы в «паковочную»
массу. Для этого подбирают цилиндр, называемый также кюветой (опока),
такого размера, чтобы в нем поместилась восковая модель. Паковочная масса
должна иметь высокую огнеупорность и достаточную прочность. Нагретая до
белого каления масса не должна давать трещин, не должна плавиться и давать
усадку. Кроме того, она должна быть достаточно пористой, чтобы пропускать
пары воздуха и газы от сгорания воска (табл. 1).
Рис.1. Восковая
модель на подставке.
Таблица 1
Состав паковочных масс
|Состав |Наименование элементов |Количество|
| | |частей |
|1 |Гипс |2 |
| |...............…………………….. |1 |
| |Асбест |1 |
| |...............…………………... | |
| |Кремнезем в порошке | |
| |.......……….. | |
|2 |Кремнезем |3 |
| |.............……………….. |1 |
| |Гипс | |
| |...............……………………... | |
|3 |Каолин |1 |
| |..............…………………... |1 |
| |Кварцевая мука | |
| |..........……………. | |
|4 |Гипс |2 |
| |...............……………………... |1 |
| |Смола в порошке…………………. |1 |
| |Мрамор в порошке | |
| |.........………… | |
Паковочная масса замешивается с водой до сметанообразной консистенции.
Восковую модель сначала покрывают с помощью кисточки тонким слоем
паковочной массы и после ее затвердевания надевают цилиндр (кювету) на
модель, и заполняют паковочной массой.
После полного затвердевания цилиндр поворачивают вверх подставкой,
которая легко вынимается. После легкого подогрева вынимают и штифт, на
котором была посажена модель на подставку. Оставшееся отверстие будет
служить литниковым ходом. Теперь остается выжечь восковую модель протеза,
чтобы получить литейную форму. Для этого цилиндр помещают в печь и сначала
в слабом пламени горелки медленно просушивают массу, а затем повышают
температуру до полного выжигания воска. В таком виде литейная форма
становится готовой для заливки.
Заливка золота производится с помощью различных приспособлений,
называемых у зубных техников литейными аппаратами, для обеспечения прогона
жидкого металла давлением пара через тонкий литник. Цилиндр, или кювету, с
литейной готовой формой устанавливают на треножник (рис 2.) и когда золото
расплавится с помощью горелки, цилиндр накрывают штемпелем — крышкой,
обмазанной мольдином (глина с глицерином). От соприкосновения мольдина с
разогретым цилиндром образующиеся пары глицерина создают давление, под
действием которого жидкое золото вгоняется в форму.
Помимо описанного способа заливки, применяются и другие. При литье
деталей зубопротезных конструкций количества металла обычно недостаточно
для того, чтобы он силой своей тяжести заполнил литейную форму. Для этой
цели применяют аппараты, дейсгвие которых основано на разности давления,
т.е. создают повышенное давление над расплавленным металлом или
отрицательное давление (вакуум) внутри формы. На рис.3. показан аппарат с
давлением от баллона сжатого воздуха, а на рис.4. — другой аппарат,
действие которого основано на следующем. Заполняют асбестом
Рис.3. Литейный аппарат Рис.4. Прибор для
литья под
с использованием давления давлением водяных
паров.
сжатого воздуха.
или мольдином металлическую крышку, прикрепленную к ручке аппарата, а
кювету устанавливают на подставке под крышкой: когда металл расплавится,
ручкой надавливают на крышку, которая закрывает всю поверхность кюветы.
Повышение давления создается при испарении влажного асбеста или мольдина.
Для этой же цели применяют аппараты, действующие по принципу
центробежной силы. Несмотря на то, что существует много центробежных
аппаратов, работающих при помощи электричества, наиболее широкое
распространение получила ручная центрифуга, имеющая весьма простое
устройство. В деревянной ручке укрепляют неподвижно винт, на который
надевают при помощи подвижного крючка железную проволоку толщиной 3-4 мм и
длиной 15-20 см. На конце проволоки имеется петля, соединяющаяся подвижно с
дугой, на концах которой находится металлическая чашка для установки кюветы
во время отливки. Кювету нагревают и вставляют в эту чашку, а в воронку
кюветы помещают золото. При помощи паяльного аппарата направляют струю
пламени на золото до его расплавления. Затем центрифугу приводят в
движение, и после 3-4 поворотов металл вгоняется в кювету.
Во время расплавления золота к нему во избежание окисления добавляют
порошок буры.
В последнее время для заполнения кюветы формовочной массой применяется
вибрация литейной формы.
Вместо золота в зубопротезном деле начали широко применять нержавеющую
сталь марок Х18Н9 и ЭИ95. Протезы из стали отливают по методу выплавляемых
моделей.
Для литья деталей зубопротезных конструкций необходимо произвести
следующие операции:
1) вклеивание литников из металлической проволоки диаметром 2-2,5 мм и
длиной 3-3,5 см в нерабочую часть восковых моделей;
2) соединение восковых моделей в общий блок и приклеивание его
литниками к деревянному конусу, покрытому воском;
3) покрытие восковых моделей огнеупорной оболочкой;
4) покрытие металлической опокой-кюветой деревянного конуса с
восковыми моделями;
5) заливка формовочной массой на моторе-вибраторе опоки с восковыми
моделями;
6) удаление литников из опоки и выплавление восковых моделей в
муфельной печи;
7) обжиг формы в опоке;
8) расплавления стали и заливка ею формы;
9) удаление отлитых деталей из опоки и очистка их от формовочной
массы;
10) отделение литников от деталей и окончательная очистка их от
огнеупорной массы с помощью металлической щетки на шлифовальном круге.
В крупных лабораториях восковые модели делают в большом количестве и
их комбинируют «в елку».
Формовочной массой для литья стали служит состав из 90% корунда
(минутник №10) и 10% гипса.
Для покрытия восковых моделей огнеупорной оболочкой перед их формовкой
в кюветах приготовляют раствор, состоящий из 2% целлулоида (рентгеновская
пленка или кинопленка) и 98% ацетона. К этому раствору добавляют минутник
№30 до состояния жидкой кашицы. Если нет тонкого минутник, можно применять
тонкий кварц.
Может быть также использована смесь из одной части гидролизованного
этилсиликата и двух частей маршалита.
С 1951 г. стали применять смесь из 90% кристаллического кварцита и 9%
окиси кальция. Смесь замешивают на 1-процентном водном растворе жидкого
стекла.
Выплавление восковых моделей проводят в муфельных печах при
температуре 600-800 градусов в течение полутора-двух часов.
Аппарат для расплавления и литья стали состоит из двух основных частей
– электрической печи и вакуум-насоса (рис.5).
Электропечь представляет собой металлический каркас 1 с находящимся
внутри огнеупорным керамическим цилиндром 3. Каркас имеет съемную крышку.
Между каркасом и керамическим цилиндром находится асбест 2. Внутри
керамического цилиндра имеется углубление 4, в которое вставлены электроды
5 и тигель для расплавления стали 6, изготовляемой из электрокорунда
кварцита и других огнеупорных материалов. Тигель может быть также
изготовлен из кварцевой трубки соответствующего диаметра и толщины.
Промежуток между тиглем и керамической футеровкой заполнен криптолом —
мелкими кусочками графитизированного или угольного электродного боя
величиной 5—6 мм. При включении тока между кусочками графита возникают
вольтовы микродуги и выделяется значительное количество тепла, что ведет к
нагреву огнеупорного тигля, в котором находится сталь; последняя начинает
плавиться. Углубление в цилиндре закрыто керамической крышкой 7 с
отверстием в центре. Электропечь укреплена на двух стойких 8, на оси
которых с правой стороны находится рукоятка 9 для поворота печи при заливке
стали в опоку.
Когда сталь в тигле расплавлена, на
керамическую
Рис.5. Схема устройства крышку устанавливают кювету 12, которую плотно
при-
для плавки стали жимают подвижной дугой 10 цилиндрического
фланца 11.
системы Д. Н. Цитрина Фланец имеет трубку, соединенную с вакуум-
насосом с
помощью резинового шланга,
через который отсасываются газы и создается отрицательное давление в опоке.
Вакуум-насосы могут быть водоструйными и механическими. Водоструйный
насос состоит из двух резиновых шлангов 13, стеклянной бутыли и
вакуумметра.
В комплект электропечи входят: понижающий трансформатор на 30, 45,
60, 75, 90 в и 40, 50 а, реостат, вольтметр, амперметр и термопара с
гальванометром.
Питание электропечи осуществляется от электросети.
Отливка центробежным способом производится специальной печью (рис.6).
Металлический корпус электропечи для центробежного литья изготовлен из
листовой стали толщиной 2,5 см; толщина дна — 5 мм. Внутри корпуса на
асбестовой засыпке помещается высокоогнеупорная хромомагнезитовая
футеровка, изготовленная из двух половинок, соединяющихся в вертикальной
плоскости, проходящей через ось печи.
Кольцевое пространство между футеровкой и обечайкой корпуса заполнено
асбестовой засыпкой.
В цилиндрическом рабочем пространстве печи, образуемом половинками
футеровки, находятся два угольных электрода и тигель для расплавления
металла, изготовленный из высокоогнеупорного материала. Остальной объем
рабочего пространства заполнен мелкими кусочками гра-
фита.
Рис.6. Электропечь для Сверху полость печи закрыта
хромомагнезитовой крышкой,
плавки стали системы на которой установлен массивный стальной
фланец; в верх- И. П. Корнеева. нюю расточку фланца
вставляется цилиндрическая сталь-
ная опока, в которой
находятся заформованные восковые модели для отливки.
Сверху печь закрывается стальной крышкой, которая ставится на слой
обмазки и плотно прижимается к обечайке корпуса двумя замками накидного
типа.
Для сохранения вертикального положения печи, с целью предохранения ее
от опрокидывания, к днищу корпуса прикреплен чугунный противовес. В полость
противовеса выходят нижние концы угольных электродов, от которых идут
провода, защищенные изоляционными бусами.
В нижней части корпуса печи расположены две полуоси. Для точного
установления полуосей на одном диаметре фланцы их центрируются штифтами,
закрепленными в обечайке корпуса. Шейки полуосей опираются на
шарикоподшипники, находящиеся в расточках двух литых чугунных стоек.
На правую удлиненную полуось насажено на шпонке малое зубчатое колесо;
оно сцепляется с большим зубчатым колесом (передаточное отношение 3:5),
вращающимся с помощью рукоятки. К полуосям прикреплены вертикальные планки,
соединенные наверху стяжкой. В отверстии стяжки, расположенном на оси печи,
может перемещаться вертикальный стержень, к нижнему концу которого
прикреплена крышка опоки.
Внутри подставки, внизу, помещен трансформатор, установленный на
дощатом настиле и прикрепленный болтами к каркасу подставки. Нижняя часть
каркаса подставки закрыта с трех сторон проволочной сеткой, а с одной
стороны — съемным стальным листом. В верхней части подставки, справа к ней,
прикреплен наклонно расположенный кожух, в котором помещен переключатель.
Электрощит с измерительными приборами прикрепляют к стене.
Для изготовления тиглей из огнеупорной массы имеется специальный
разборный металлический штамп, состоящий из двух половинок, стягиваемых на
обоих концах гайками с накаткой. В огнеупорную массу для изготовления
тиглей входит: 30% корунда № 325, 30% электрокорунда № 100, 40% шамотной
глины. Указанный материал замешивают на жидкости, состоящей из 90% воды и
10% отработанного машинного масла. Полученную смесь закладывают в штамп и
прессуют. Затем тигель осторожно извлекают из пресс-формы и ставят в
муфельную печь для просушки на l,5-2 часа при температуре 300-400°.
Окончательную прокалку тигля производят в литейной печи перед плавкой
в течение 15—20 мин. при температуре 1200—1400°.
В центре рабочего пространства печи помещают тигель, в который
закладывают 1—2 кубика нержавеющей стали, в зависимости от количества
деталей, подлежащих отливке. Остальное пространство, как уже указывалось,
заполняют кусочками графита и закрывают сверху конусной хромомагнезитовой
крышкой. На крышку в центре ставят верхний стальной фланец; остальную
верхнюю часть печи покрывают слоем обмазки, а крышку печи соединяют замками
с кромкой корпуса. Отверстие фланца обмазывают слоем огнеупорной массы,
толщина которого зависит от диаметра тигля.
1-термитная смесь;
2-шамотно-магнезитовый тигель;
3-стальной кожух,
4-магнезитовый стакан;
5- сменный штепсель;
6- запорный гвоздь.
Рис.7. Вращение печи для Рис.8. Тигель для сжигания
заливки литейной формы термита
После выплавки восковых моделей в расточку фланца устанавливают опоку-
кювету. Через 30—40 мин , когда опока остынет, ее накрывают крышкой и весь
узел закрепляют защитной рукояткой. Затем включают электрический ток.
Рабочее напряжение регулируют с помощью специального реостата в
соответствии с заданным режимом плавки.
После расплавления металла в тигле ток выключают, размыкают
штепсельные соединения и резким движением начинают вращать рукоятку,
развивая необходимую окружную скорость (рис.7), при этом расплавленный
металл заполняет полость формы и под действием центробежной силы
уплотняется в ней.
Кроме указанных литейных аппаратов, для отливки деталей зубопротезных
конструкций применяют ацетилено-кислородные установки, а также производят
отливку с помощью вольтовой дуги. Эти два способа отливки деталей из
нержавеющей стали, особенно с помощью вольтовой дуги, имеют существенный
недостаток: сталь во время расплавления слишком сильно насыщается углеродом
вследствие чего теряет необходимые физические и химические свойства по
стойкости против коррозии.
Существует также способ литья деталей зубопротезных конструкций из
нержавеющей стали с помощью термитной смеси независимо от наличия источника
электроэнергии.
Термит представляет собой смесь порошка алюминия и специально
обработанной железной окалины. Алюминий благодаря большому сродству с
кислородом способен восстанавливать окислы металлов с выделением при этой
реакции большого количества тепла.
Реакция тепла протекает всего в течение 10—15 сек., при этом продукты
реакции расплавляются и перегреваются до температуры 2600— 2700°. Реакция
железо-алюминиевого термита идет по формуле:
3FeO х Fe Оз + 8Al -> 4А1гОз + 9 Fe + 793,5 кал.
Для возбуждения термитной реакции необходимо сообщить термитной смеси
температуру не ниже 1250°; для этой цели применяют специальные
зажигательные средства.
Сжигание термита производят в специальных тиглях, футерованных
магнезитом (рис.8).
После окончания термитной реакции благодаря значительной разнице в
удельных весах шлак (Al O ) концентрируется наверху, а металл опускается на
дно тигля.
Чтобы получить нержавеющую сталь в качестве конечного продукта
термитной реакции, в состав термитной смеси вводят в гранулированном виде
необходимое количество компонентов, входящих в состав нержавеющей стали.
Полученная таким образом термитная нержавеющая сталь характеризуется
значительной жидкотекучестью, что обеспечивает получение
высококачественного литья деталей зубопротезных конструкций.
-----------------------
[pic]
Рис 2. Треножник, цилиндры,
штемпеля-крышки для заливки золота.
[pic]
[pic]
| |
