PL235731B1

PL235731B1 - Kompozycja warstwy ceramicznej do wytwarzania formy odlewniczej i innych wyrobów

Info

Publication number: PL235731B1
Application number: PL404355A
Authority: PL
Inventors: Zbigniew STEFAŃSKI; Zbigniew Stefański; Aleksander KARWIŃSKI; Aleksander Karwiński; Irena IZDEBSKA-SZANDA; Irena Izdebska-Szanda
Original assignee: Inst Odlewnictwa
Priority date: 2013-06-17
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2020-10-19
Also published as: EP2895282A1; RU2015110538A; WO2014203052A4; US20150246389A1; US9242292B2; RU2603402C2; UA110087C2; JP2016501131A; EP2895282B1; PL404355A1; WO2014203052A1

Abstract

Kompozycja warstwy ceramicznej do wytwarzania formy odlewniczej i innych wyrobów, zwłaszcza przeznaczona do wykonywania odlewów metodą wytapianych modeli, zawiera ciekłą masę ceramiczną składającą się w ilościach wyrażonych w % masowych z 50-75% materiału ceramicznego, którym jest mieszanina o uziarnieniu zawierającym min 90% ziaren o wielkości cząstki poniżej 0,04 mm, o następującym składzie fazowym: 30-90% forsterytu Mg2SiO4, 5-15% fajalitu Fe2 SiO4 i 5-65% mieszaniny składników fazowych takich jak chryzolit 2(Mg0,88Fe0,12)SiO2, enstatyt MgSiO3, tremolit Ca2Mg5Si8O22(OH)2, ringwoodyt (Mg, Fe)2, diopsyd Ca(Mg,Al)(Si,Al)2O6, i innych i z 25-50% spoiwa zawierającego wodny lub wodno-organiczny koloidalny roztwór tlenku metalu i modyfikatory oraz materiał ceramiczny do posypywania, którym jest mieszanina o następującym składzie fazowym w ilościach wyrażonych w % masowych: 30-90% forsterytu Mg2SiO4, 5-15%, fajalitu Fe2SiO4 i 5-65% mieszaniny składników fazowych takich jak chryzolit 2(Mg0,88Fe0,12)SiO2, enstatyt MgSiO3, tremolit Ca2Mg5Si8O22(OH)2, ringwoodyt(Mg,Fe)2, diopsyd Ca(Mg,Al)(Si,Al)2O6, i innych.

Description

Przedmiotem wynalazku jest kompozycja warstwy ceramicznej do wytwarzania formy odlewniczej i innych wyrobów, zwłaszcza przeznaczona do wykonywania odlewów metodą wytapianych modeli.

Jednym z głównych warunków otrzymania odlewów o wysokich właściwościach technologicznych jest spowodowanie tak zwanego kierunkowego oraz szybkiego ich krzepnięcia i stygnięcia w formie odlewniczej, a nie powolnego, czyli niekorzystnego objętościowego. Kierunkowe krzepnięcie umożliwia otrzymanie zwartej i drobnoziarnistej struktury odlewów, bez wad odlewniczych typu jamy skurczowe, rzadzizny, a w wyniku tego, wysokich właściwości technologicznych. Jest to szczególnie istotne dla odlewów skomplikowanych konstrukcyjnie, o zróżnicowanej grubości ścianki, o wysokich wymaganiach technologicznych. Efektem tego jest również zmniejszenie ilości wadliwych wyrobów. Jednym ze sposobów uzyskania kierunkowego krzepnięcia odlewu jest zalewanie ciekłym metalem zimnych form odlewniczych, jest to utrudnione w przypadku wykonywania odlewów metodą wytapianych modeli.

W znanej technologii wykonywania odlewów metodą wytapianych modeli w formach samonośnych, jedną z podstawowych operacji jest wypalanie wykonanych form ceramicznych w wysokiej temperaturze, 900-1200°C, ma to na celu zarówno uzyskanie wymaganej wysokiej wytrzymałości ceramiki wykonanej formy w wyniku jej spieczenia, a także wypalenie pozostałości organicznych. Praktycznie w technologii tej wypalone i gorące formy są zalewane bezpośrednio ciekłym metalem. W technice tej najczęściej stosowanym materiałem ceramicznym jest niedrogi kwarc, ale ze względu na jego właściwości fizyczne, formy muszą być zalewane ciekłym metalem zaraz po wypaleniu, gdy posiadają temperaturę 900-1200°C. Z powodu wysokiej temperatury zalewanej formy odlewniczej, krzepnięcie i stygnięcie metalu ma niekorzystny charakter objętościowy, odlewy posiadają niższe właściwości technologiczne. Obniżenie temperatury form przed zalaniem w celu wywołania kierunkowego krzepnięcia, spowodowałoby ich spękanie oraz zniszczenie w czasie zalewania, jest to związane ze znacznymi zmianami wymiarowymi ceramiki kwarcowej zachodzącymi w wyniku zmian temperatury, a także przemianami w sieci krystalograficznej osnowy kwarcowej zachodzącymi podczas obniżania temperatury. Z tego powodu w przypadku wykonywania odlewów odpowiedzialnych, o zróżnicowanej grubości ścianek, skomplikowanych konstrukcyjnie, o wymaganych wysokich właściwościach, formy odlewnicze w tej technologii wykonywane są z wielokrotnie droższego materiału ceramicznego od kwarcu, takiego jak cyrkon, elektrokorund, formy ceramiczne po wypaleniu są studzone do wymaganej technologią temperatury, najczęściej do około 300°C i nie ulegają uszkodzeniu.

Formy odlewnicze samonośne wykonane z kompozycji zawierającej kwarcową osnowę ceramiczną szczególnie nie są korzystne do wykonywania odlewów ze stopów aluminium ze względów technologicznych wynikających z objętościowego charakteru krzepnięcia. Nie można ich stosować do wykonywania odlewów ze stopów magnezu ze względu na duże powinowactwo magnezu do tlenu zawartego w krzemionce. W czasie zalewania form ciekłym stopem magnezu, utlenianie stopu może spowodować jego zapalenie, a ponadto w czasie zachodzących reakcji, krzem przechodzi do stopu magnezu jako pierwiastek szkodliwy.

Znane kompozycje warstwy ceramicznej do wytwarzania formy odlewniczej i innych wyrobów składają się z ciekłej masy ceramicznej oraz z materiału ceramicznego o odpowiednim uziarnieniu, zgodnym z wymaganiami technologicznymi. Materiałem ceramicznym posypuje się ciekłą masę ceramiczną naniesioną na model, po wyschnięciu stanowią one warstwę wykonywanej formy ceramicznej. Formy wykonuje się z najczęściej z kilku do kilkunastu warstw. Kolejne operacje technologiczne, to usuwanie modelu w wyniku ich wytapiania, suszenie form, a następnie wypalanie ic h w wysokich temperaturach, najczęściej 900-1200°C.

Znana z opisu PL145903 kompozycja na powłoki samonośnej formy ceramicznej wykonywanej metodą wytapianych modeli składa się z materiału ceramicznego w postaci mulitu i spoiwa, którym jest wodny roztwór fosforanu chromowo-glinowego.

Kompozycja warstwy ceramicznej do wytwarzania formy odlewniczej i innych wyrobów, zwłaszcza przeznaczona do wykonywania odlewów metodą wytapianych modeli, zawierająca ciekłą masę ceramiczną i materiał ceramiczny do posypywania, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera ciekłą masę ceramiczną składającą się w ilościach wyrażonych w % masowych z 5075% materiału ceramicznego, którym jest mieszanina o uziarnieniu zawierającym min 90% ziaren

PL 235 731 B1 o wielkości cząstki poniżej 0,04 mm, o następującym składzie fazowym: 30-90% forsterytu Mg2SiO4, 5-15% fajalitu Fe2SiO4 5-65% mieszaniny składników fazowych takich jak chryzolit 2(Mgo,88Feo,i2)SiO2, enstatyt MgSiO3, tremolit Ca2Mg6Si8O22(OH)2, ringwoodyt (Mg,Fe)2SiO4, diopsyd Ca(Mg,AI)(Si,AI)2O6, i z 25-50% spoiwa zawierającego wodny lub wodno-organiczny koloidalny roztwór tlenku metalu i modyfikatory oraz materiał ceramiczny do posypywania, którym jest mieszanina o następującym składzie fazowym w ilościach wyrażonych w % masow ych: 30-90% forsterytu Mg2SiO4, 5-15%, fajalitu Fe2SiO4 i 5-65% mieszaniny składników fazowych takich jak chryzolit 2(Mg0,88Fe0,12)SiO2, enstatyt MgSiO3, tremolit Ca2Mg5Si8O22(OH)2, ringwoodyt (Mg,Fe)2SiO4, diopsyd Ca(Mg,AI)(Si,AI)2O8.

Kompozycja warstwy ceramicznej do wytwarzania formy odlewniczej i innych wyrobów, zwłaszcza przeznaczona do wykonywania odlewów metodą wytapianych modeli, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w materiale ceramicznym zawartość SiO2 w przeliczeniu na pierwiastek Si wynosi maksymalnie 25% masowych.

Wyroby ceramiczne, zwłaszcza formy odlewnicze i inne wyroby wykonywane są z kilku do kilkunastu warstw, optymalnie z dwóch do ośmiu. Formy wytworzone z kompozycji według wynalazku stosuje się do wykonywania odlewów ze stopów mosiądzu, brązu, z żeliwa, staliwa, a zwłaszcza stopów aluminium i magnezu.

Formy i inne wyroby wykonane z kompozycji warstwy ceramicznej do wytwarzania formy odlewniczej i innych wyrobów, według wynalazku, po wypaleniu jej w temperaturze od 800-1250°C, są studzone do temperatury otoczenia lub do temperatury poniżej 300°C wymaganej technologią, a następnie są zalewane ciekłym metalem bez obawy o ich uszkodzenie. Formy odlewnicze wykonane z kompozycji według wynalazku zapewniają kierunkowe krzepnięcie i stygnięcie odlewów, a więc korzystne dla ich jakości. Zapewnienie kierunkowego krzepnięcia w tych formach pozwala na wykorzystanie ich do odlewania odlewów cienkościennych oraz o skomplikowanych kształtach. Dzięki niskiej zawartości w osnowie ceramicznej SiO2, w przeliczeniu na pierwiastek Si maksymalnie 25%, kompozycja według wynalazku znajduje zastosowanie do wykonywania form odlewniczych zwłaszcza do odlewania stopów magnezu.

Przykłady kompozycji warstwy ceramicznej do wytwarzania formy odlewniczej według wynalazku.

P r z y k ł a d 1

Kompozycja warstwy ceramicznej do wytworzenia formy odlewniczej przeznaczonej do wykonywania odlewów ze stopów z mosiądzu, brązu, żeliwa, staliwa.

Kompozycja I warstwy ceramicznej (% masowe):

- ciekła masa ceramiczna I : 28% spoiwa - roztwór wodny krzemionki koloidalnej o zawartości 30% SiO2 + modyfikatory i 72% materiału ceramicznego zawierającego 90% ziaren o średnicy poniżej 0,04 mm, o następującym składzie fazowym: 62% forsterytu Mg2SiO4,14% fajalitu Fe2SiO4 i 24% pozostałych składników,

- materiał ceramiczny do posypywania: o uziarnieniu 0,1-0,3 mm, o następującym składzie fazowym: 62% forsterytu Mg2SiO4, 14% fajalitu Fe2SiO4, 24% pozostałe składniki fazowe.

Kompozycja II warstwy ceramicznej (% masowe):

- ciekła masa ceramiczna II: 30% spoiwa - zhydrolizowany krzemian etylu 40 (roztwór wodno-alkoholowy krzemionki koloidalnej o zawartości 16% SiO2) i 70% materiału ceramicznego zawierającego 90% ziaren o średnicy poniżej 0,04 mm, i następującym składzie fazowym: 62% forsterytu Mg2SiO4, 14% fajalitu Fe2SiO4 , 24% pozostałych składników fazowych.

- materiał ceramiczny do posypywania: o uziarnieniu 0,1-0,3 mm, o składzie fazowym: 62% forsterytu Mg2SiO4, 14% fajalitu Fe2SiO4 i 24% pozostałych składników fazowych.

Kompozycja III i kolejnych warstw ceramicznych (% masowe):

- ciekła masa ceramiczna - o składzie jak dla I lub II warstwy,

- materiał ceramiczny do posypywania: o uziarnieniu 0,4-1,0 mm i o składzie fazowym: 62% forsterytu Mg2SiO4, 14% fajalitu Fe2SiO4, 24% pozostałe składniki fazowe.

Sposób wykonania formy odlewniczej:

Sposób wykonania I warstwy formy: Składniki ciekłej masy ceramicznej miesza się w mieszarce przez 24 godziny. W powstałej zawiesinie stanowiącej ciekłą masę ceramiczną o lepkości pozornej 300 cP (pomiar kubkiem Forda φ = 5 mm) zanurza się modele woskowe, następnie po ich wyjęciu i obcieknięciu

PL 235 731 B1 nadmiaru ciekłej masy ceramicznej, na kolejnym stanowisku obsypuje się materiałem ceramicznym. I warstwę formy ceramicznej suszy się w warunkach naturalnej konwekcji w czasie 8 godzin.

Sposób wykonania II warstwy formy: Składniki ciekłej masy ceramicznej miesza się w mieszarce przez 24 godziny. W powstałej zawiesinie stanowiącej ciekłą masę ceramiczną o lepkości pozornej 250 cP (pomiar kubkiem Forda φ= 5 mm) zanurza się modele woskowe, następnie po ich wyjęciu i obcieknięciu nadmiaru ciekłej masy ceramicznej, na kolejnym stanowisku dokładnie obsypuje się materiałem ceramicznym. II warstwę formy ceramicznej suszy się w warunkach naturalnej konwekcji w czasie 8 godzin.

Sposób wykonania kolejnych warstw formy odlewniczej od III do X: wykonuje się naprzemiennie z ciekłej masy ceramicznej I i II. Po zanurzeniu modeli na których znajdują się dwie warstwy ceramiczne w zawiesinie i obcieknięciu jej nadmiaru, na kolejnym stanowisku należy je dokładnie obsypać materiałem ceramicznym o uziarnieniu 0,4 do 1,0 mm. Po naniesieniu każdej warstwy należy ją wysuszyć w warunkach konwekcji naturalnej w czasie minimum 8 godzin. Ostatnią warstwę formy wykonuje się z ciekłej masy ceramicznej I o lepkości 250 cP bez obsypywania materiałem ceramicznym. Po naniesieniu wszystkich warstw, formę suszy się przez 24 godziny, a następnie model woskowy usuwa się w autoklawie wysokociśnieniowym. Tak wykonana forma po ponownym wysuszeniu oraz wypaleniu w temperaturze 900°C dla mosiądzu lub brązu oraz 1100°C dla żeliwa lub staliwa, zalewana jest ciekłym metalem.

P r z y k ł a d 2

Kompozycja warstwy ceramicznej do wytworzenia formy odlewniczej przeznaczonej do wykonywania odlewów ze stopów aluminium.

Kompozycja I warstwy ceramicznej (% masowe):

- ciekła masa ceramiczna I: - 30% spoiwa - roztwór wodny koloidalnego tlenku cyrkonowego o zawartości 18% ZrO2 + modyfikatory i 70% materiału ceramicznego zawierającego 90% ziaren o średnicy poniżej 0,04 mm, o następującym składzie fazowym: 48% forsterytu Mg2SiO4, 10% fajalitu Fe2SiO4, 42% pozostałych składników.

- materiał ceramiczny do posypywania: o uziarnieniu 0,1-0,3 mm i o składzie fazowym: 62%forsterytu Mg2SiO4, 10% fajalitu Fe2SiO4, 28% pozostałych składników.

Kompozycja II warstwy ceramicznej (% masowe):

- ciekła masa ceramiczna II: - 32% spoiwa - roztwór wodny koloidalnego tlenku cyrkonowego o zawartości 18% ZrO2 + modyfikatory, i 68% materiału ceramicznego zawierającego 90% ziaren o średnicy poniżej 0,04 mm, o następującym składzie fazowym: 65% forsterytu Mg2SiO4, 10% fajalitu Fe2SiO4, 25% pozostałych składników.

- materiał ceramiczny do posypywania: o uziarnieniu 0,1-0,3 mm i o składzie fazowym: 65% forsterytu Mg2SiO4, 10% fajalitu Fe2SiO4, 25% pozostałych składników.

Kompozycja III i kolejnych warstw ceramicznych (% masowe):

- ciekła masa ceramiczna: skład jak dla I lub II warstwy,

- materiał ceramiczny do posypywania o uziarnieniu 0,4-1,0 mm i o składzie fazowym taki jak do posypywania dla I i II warstwy

Sposób wykonania:

Sposób wykonania I warstwy formy: Składniki ciekłej masy ceramicznej miesza się w mieszarce przez 24 godziny. W powstałej zawiesinie stanowiącej ciekłą masę ceramiczną o lepkości pozornej 300 cP (pomiar kubkiem Forda φ = 5 mm) zanurza się model woskowy, następnie po wyjęciu z zawiesiny i obcieknięciu nadmiaru ciekłej masy ceramicznej, na kolejnym stanowisku dokładnie obsypuje się go materiałem ceramicznym. Pierwszą warstwę formy ceramicznej suszy się w warunkach naturalnej konwekcji w czasie około 8 godzin.

Sposób wykonania II warstwy formy: Składniki ciekłej masy ceramicznej II miesza się w mieszarce przez 24 godziny. W otrzymanej zawiesinie o lepkości pozornej 200 cP (pomiar kubkiem Forda φ = 5 mm) zanurza się model woskowy, a następnie po wyjęciu i obcieknięciu nadmiaru ciekłej masy, na kolejnym stanowisku obsypuje się materiałem ceramicznym o uziarnieniu 0,1 do 0,3 mm. Jest to druga warstwa formy ceramicznej, którą suszy się w warunkach naturalnej konwekcji w czasie około 8 godzin.

PL 235 731 B1

Sposób wykonania kolejnych warstw formy ceramicznej (III do X):

Wykonuje się naprzemiennie z ciekłej masy ceramicznej I i II. Po zanurzeniu w zawiesinie ciekłej masy ceramicznej modelu, na którym znajdują się dwie warstwy ceramiczne, wyjęciu obcieknięciu nadmiaru ciekłej masy, na kolejnym stanowisku obsypuje się go materiałem ceramicznym o uziarnieniu 0,4 do 1,0 mm. Każdą warstwę suszy się w warunkach konwekcji naturalnej w czasie minimum 8 godzin. Ostatnią warstwę formy wykonuje się z ciekłej masy ceramicznej I o lepkości 300 cP bez obsypywania materiałem ceramicznym. Po naniesieniu wszystkich warstw, formę suszy się przez 24 godziny, a następnie model woskowy usuwa się w autoklawie wysokociśnieniowym. Tak wykonana forma, po ponownym wysuszeniu oraz wypaleniu w temperaturze około 800°C, jest schładzana do temperatury 250°C, a następnie zalewana ciekłym stopem aluminium.

Obniżenie temperatury formy umożliwia szybkie oraz kierunkowe krzepnięcie i stygnięcie odlewów oraz uzyskanie korzystnej drobnoziarnistej struktury odlewu o wysokiej wytrzymałości.

P r z y k ł a d 3

Kompozycja warstwy ceramicznej do wytworzenia formy odlewniczej przeznaczonej do wykonywania odlewów ze stopów magnezu.

Kompozycja I warstwy ceramicznej (% masowe):

- ciekła masa ceramiczna: - 30% spoiwa - roztwór wodny koloidalnego tlenku cyrkonowego o zawartości 18% ZrO2 + modyfikatory i 70% materiału ceramicznego zawierającego 90% ziaren o średnicy poniżej 0,04 mm, o następującym składzie fazowym: 75% forsterytu Mg2SiO4, 10% fajalitu Fe2SiO4, 15% pozostałych składników.

- materiał ceramiczny do posypywania: o uziarnieniu 0,1-0,3 mm i o składzie fazowym: 62% forsterytu Mg2SiO4, 12% fajalitu Fe2SiO4, 26% pozostałe składniki fazowe.

Kompozycja II warstwy ceramicznej (% masowe):

- ciekła masa ceramiczna II: - 32% spoiwa - roztwór wodny koloidalnego tlenku cyrkonowego o zawartości 18% ZrO2 + modyfikatory, i 68% materiału ceramicznego zawierającego 90% ziaren o średnicy poniżej 0,04 mm, o następującym składzie fazowym: 62% forsterytu Mg2SiO4, 12% fajalitu Fe2SiO4, 26% pozostałych składników.

Kompozycja III i kolejnych warstw ceramicznych:

- ciekła masa ceramiczna - skład jak dla I lub II warstwy,

- materiał ceramiczny do posypywania: o uziarnieniu 0,4-1,0 mm i składzie fazowym takim, jak do posypywania dla I i II warstwy.

Sposób wykonania formy odlewniczej:

Sposób wykonania I warstwy formy: Składniki ciekłej masy ceramicznej I miesza się w mieszarce przez 24 godziny. W otrzymanej zawiesinie ciekłej masy ceramicznej o lepkości pozornej 300 cP (pomiar kubkiem Forda φ = 5 mm) zanurza się model woskowy, następnie po wyjęciu i obcieknięciu nadmiaru ciekłej masy, na kolejnym stanowisku obsypuje się materiałem ceramicznym o uziarnieniu 0,1 do 0,3 mm. Jest to pierwsza warstwa formy ceramicznej, którą suszy się w warunkach naturalnej konwekcji w czasie około 8 godzin.

Sposób wykonania II warstwy formy: Składniki ciekłej masy ceramicznej II miesza się w mieszarce przez 24 godziny. W otrzymanej zawiesinie o lepkości pozornej 250 cP (pomiar kubkiem Forda φ = 5 mm) zanurza się model woskowy, następnie po wyjęciu i obcieknięciu nadmiaru ciekłej masy ceramicznej, na kolejnym stanowisku obsypuje się materiałem ceramicznym o uziarnieniu 0,1 do 0,3 mm. Jest to druga warstwa formy ceramicznej, którą suszy się w warunkach naturalnej konwekcji w czasie około 8 godzin.

Sposób wykonania kolejnych warstw formy odlewniczej (III do X):

Kolejne warstwy wykonuje się naprzemiennie z ciekłej masy ceramicznej I i II. Po zanurzeniu w zawiesinie ciekłej masy ceramicznej modelu, na którym znajdują się dwie warstwy ceramiczne i obcieknięciu jej nadmiaru, na kolejnym stanowisku obsypuje się go materiałem ceramicznym o uziarnieniu 0,4 do 1,0 mm. Każdą warstwę suszy się w warunkach konwekcji naturalnej w czasie minimum 8 godzin. Ostatnią warstwę formy wykonuje się z ciekłej masy ceramicznej I o lepkości 300 cP bez obsypywania materiałem ceramicznym. Po naniesieniu wszystkich warstw, formę suszy się przez 24 godziny, a następnie model woskowy usuwa się w autoklawie wysokociśnieniowym. Tak wykonaną formę po ponownym wysuszeniu oraz wypaleniu w temperaturze około 900°C schładza się do temperatury otoczenia, a następnie odstawia do magazynu. W zależności od potrzeb formy wyjmuje się z magazynu, podgrzewa do temperatury 250- 300°C, a następnie zalewa ciekłym

PL 235 731 B1 stopem magnezu. Niska temperatura formy umożliwia szybkie oraz kierunkowe krzepnięcie i stygniecie odlewów oraz uzyskanie korzystnej drobnoziarnistej struktury odlewu o wysokiej wytrzymałości.

P r z y k ł a d 4

Kompozycja warstwy ceramicznej do wytworzenia innych wyrobów -- tygla ceramicznego

Kompozycja I warstwy ceramicznej (% masowe):

- ciekła masa ceramiczna I: - 25% spoiwa - spoiwo krzemianowe o zawartości 21% SiO2 + modyfikatory i 75% materiału ceramicznego zawierającego 90% ziaren o średnicy poniżej 0,04 mm, o następującym składzie fazowym: 87% forsterytu Mg2SiO4, 7% fajalitu Fe2SiO4, 6% pozostałych składników.

- materiał ceramiczny do posypywania: o uziarnieniu 0,1-0,3 mm i o składzie fazowym: 87% forsterytu Mg2SiO4, 7% fajalitu Fe2SiO4, 6% pozostałe składniki fazowe.

Kompozycja II warstwy ceramicznej (% masowe):

- ciekła masa ceramiczna II: - 28% spoiwa - spoiwo krzemianowe o zawartości 21% SiO2 + modyfikatory i 72% materiału ceramicznego zawierającego 90% ziaren o średnicy poniżej 0,04 mm, o następującym składzie fazowym: 87% forsterytu Mg2SiO4, 7% fajalitu Fe2SiO4, 6% pozostałych składników.

- materiał ceramiczny do posypywania: o uziarnieniu 0,1-0,3 mm i o składzie fazowym: 87% forsterytu Mg2SiO4 7% fajalitu Fe2SiO4, 6% pozostałe składniki fazowe.

Kompozycja III i kolejne warstwy ceramicznej (III do X) (% masowe):

- ciekła masa ceramiczna - 35% spoiwa - spoiwo krzemianowe o zawartości 21% SiO2 + modyfikatory i 65% materiału ceramicznego zawierającego 90% ziaren o średnicy poniżej 0,04 mm, o następującym składzie fazowym: 87% forsterytu Mg2SiO4, 7% fajalitu Fe2SiO4, 6% pozostałych składników.

- materiał ceramiczny do posypywania na kolejne warstwy: o uziarnieniu 0,4-1,0 mm i o składzie fazowym jak dla I i II warstwy.

Sposób wykonania tygla ceramicznego:

Sposób wykonania I warstwy tygla: Składniki ciekłej masy ceramicznej I miesza się w mieszarce przez 24 godziny. W otrzymanej zawiesinie ciekłej masy ceramicznej o lepkości pozornej 350 cP (pomiar kubkiem Forda φ = 5 mm) zanurza się model woskowy tygla, a następnie po wyjęciu i obcieknięciu nadmiaru ciekłej masy, na kolejnym stanowisku obsypuje się materiałem ceramicznym o uziarnieniu 0,1 do 0,3 mm. Jest to pierwsza warstwa tygla ceramicznego, którą suszy się w warunkach naturalnej konwekcji w czasie około 8 godzin.

Sposób wykonania II warstwy tygla: Składniki ciekłej masy ceramicznej II miesza się w mieszarce przez 24 godziny. W otrzymanej zawiesinie ciekłej masy ceramicznej o lepkości pozornej 300 cP (pomiar kubkiem Forda φ= 5 mm) zanurza się model woskowy tygla, a następnie po wyjęciu i obcieknięciu nadmiaru ciekłej masy, na kolejnym stanowisku obsypuje się materiałem ceramicznym o uziarnieniu 0,1 do 0,3 mm. Jest to druga warstwa tygla ceramicznego, którą suszy się w warunkach naturalnej konwekcji w czasie około 8 godzin.

Sposób wykonania kolejnych warstw tygla ceramicznego (III do X):

Kolejne warstwy ceramiczne wykonuje się z ciekłej masy ceramicznej III o lepkości pozornej zawiesiny (ciekłej masy ceramicznej) 200 cP. Ostatnią warstwę wykonuje się z ciekłej masy ceramicznej II o lepkości 300 cP bez obsypywania materiałem ceramicznym. Po naniesieniu wszystkich warstw, tygiel suszy się przez 24 godziny, a następnie model woskowy kształtujący tygiel usuwa się w autoklawie wysokociśnieniowym. Tak wykonany surowy tygiel po ponownym wysuszeniu oraz wypaleniu w temperaturze 1250°C schładza się do temperatury otoczenia, a następnie odstawia do magazynu.

W zależności od istniejących potrzeb, wyroby wydaje się z magazynu oraz stosuje do pracy w warunkach wysokiej temperatury do około 1250°C, na przykład do topienia metalu, zalewania form odlewniczych, lub do wyprażania materiałów ceramicznych.

Przez termin „pozostałe składniki fazowe” rozumie się mieszaninę złożoną z chryzolitu 2(Mg0,88Fe0,12)SiO2, enstatytu MgSiOa, tremolitu Ca2MgsSi8O22(OH)2, ringwoodytu (Mg,Fe)2SiO4 i diopsydu Ca(Mg,AI)(Si,AI)2O6.

Claims

1. Kompozycja warstwy ceramicznej do wytwarzania formy odlewniczej i innych wyrobów, zwłaszcza przeznaczona do wykonywania odlewów metodą wytapianych modeli, zawierająca ciekłą masę ceramiczną i materiał ceramiczny do posypywania, znamienna tym, że zawiera ciekłą masę ceramiczną składającą się w ilościach wyrażonych w % masowych z 50-75% materiału ceramicznego, którym jest mieszanina o uziarnieniu zawierającym min 90% ziaren o wielkości cząstki poniżej 0,04 mm, o następującym składzie fazowym: 30-90% forsterytu Mg2SiO4, 5-15% fajalitu Fe2SiO4 i 5-65% mieszaniny składników fazowych takich jak chryzolit 2(Mg₀,88Fe₀,12)SiO2, enstatyt MgSiO3 tremolit Ca2Mg₅Si8O22(OH)2, ringwoodyt (Mg,Fe)2SiO4, diopsyd Ca(Mg,AI)(Si,AI)2O6, i z 25-50% spoiwa zawierającego wodny lub wodno-organiczny koloidalny roztwór tlenku metalu i modyfikatory oraz materiał ceramiczny do posypywania, którym jest mieszanina o następującym składzie fazowym w ilościach wyrażonych w % masowych: 30-90% forsterytu Mg2SiO4, 5-15%, fajalitu Fe2SiO4 i 5-65% mieszaniny składników fazowych takich jak chryzolit 2(Mg0,88Fe0,12)SiO2, enstatyt MgSiO3, emolit Ca2MgsSi8O22(OH)2, ringwoodyt (Mg,Fe)2SiO4, diopsyd Ca(Mg,AI)(Si,AI)2O6.

2. Kompozycja warstwy ceramicznej do wytwarzania formy odlewniczej i innych wyrobów, według zastrz. 1, znamienna tym, że w materiale ceramicznym zawartość SiO2 w przeliczeniu na pierwiastek Si wynosi maksymalnie 25% masowych.