В Пермском Политехе научили воск впитывать воду

Раздел: Техника и технология
01 ноября 2023 г.

Раз­ра­бо­тан­ная уче­ны­ми Пер­м­ско­го По­ли­те­ха тех­но­ло­гия по­вы­ша­ет спо­соб­ность к сма­чи­ва­нию вос­ко­вой мо­де­ли, что поз­во­ля­ет упро­стить и улуч­шить про­цесс со­з­да­ния ке­ра­ми­че­ской обо­лоч­ки для пре­ци­зи­он­но­го ли­тья по вы­плав­ля­е­мым мо­де­лям.

Тра­ди­ци­он­но ке­ра­ми­че­ская смесь, при­ме­ня­е­мая для со­з­да­ния обо­лоч­ки, име­ет вод­ную ос­но­ву. Од­на­ко, вос­ко­вая по­верх­ность не спо­соб­на впи­ты­вать вла­гу, что мо­жет за­труд­нять про­цесс сма­чи­ва­ния по­верх­но­сти и, сле­до­ва­тель­но, ка­че­ство ме­тал­ли­че­ской от­лив­ки. Уче­ные пе­р­м­ско­го уни­вер­си­те­та раз­ра­бо­та­ли ме­тод, из­ме­ня­ю­щий фи­зи­че­ские свой­ства вос­ко­вой по­верх­но­сти, что при­во­дит к по­вы­ше­нию ее спо­соб­но­сти сма­чи­ва­ния.

Этот ме­тод поз­во­ля­ет эф­фек­тив­но сма­чи­вать вос­ко­вую мо­дель ке­ра­ми­че­ской сме­сью, обес­пе­чи­вая луч­шую ад­ге­зию и фор­ми­ро­ва­ние ка­че­ствен­ной ке­ра­ми­че­ской обо­лоч­ки. Это в свою оче­редь зна­чи­тель­но упро­ща­ет тех­но­ло­гию под­го­то­в­ки ли­тей­ных форм для пре­ци­зи­он­но­го ли­тья сло­ж­ных ме­тал­ли­че­ских де­та­лей, та­ких как ло­пат­ки тур­бо­ре­а­к­тив­ных дви­га­те­лей, юве­ли­р­ные укра­ше­ния, зуб­ные про­те­зы и дру­гие из­де­лия с ко­м­плекс­ной фор­мой.

У­че­ные ПНИПУ о­пуб­ли­ко­ва­ли ста­тью­ в жур­на­ле "С­тек­ло и ке­ра­ми­ка", где они пред­ста­ви­ли ре­зуль­та­ты сво­их ис­сле­до­ва­ний, вы­пол­нен­ных с ис­поль­зо­ва­ни­ем на­уч­но­го обо­ру­до­ва­ния "Цен­т­ра на­у­ко­е­м­ких хи­ми­че­ских тех­но­ло­гий и фи­зи­ко-­хи­ми­че­ских ис­сле­до­ва­ний" в ра­м­ках про­ек­та Пер­м­ско­го НОЦ "Ра­ци­о­наль­ное не­дро­поль­зо­ва­ни­е".

Ис­поль­зуя пресс-­фор­му, уче­ные со­з­да­ли вос­ко­вую мо­дель ме­тал­ли­че­ско­го из­де­лия. Для со­з­да­ния проч­ной ке­ра­ми­че­ской обо­лоч­ки на вос­ко­вой мо­де­ли, на нее на­но­си­т­ся ке­ра­ми­че­ская смесь, ко­то­рая за­тем за­сы­ха­ет и пре­вра­ща­ет­ся в ли­тей­ную фор­му. Что­бы пре­до­т­вра­тить по­яв­ле­ние де­фек­тов и не­ро­в­но­стей на ли­це­вой по­верх­но­сти обо­лоч­ки, ко­то­рая бу­дет на­хо­дить­ся в кон­та­к­те с рас­плав­лен­ным ме­тал­лом, сус­пе­н­зия дол­ж­на иде­аль­но по­кры­вать вос­ко­вую мо­дель.

Од­на­ко, в ре­аль­но­сти до­стичь рав­но­мер­но­го по­кры­тия сло­ж­но из-­за то­го, что во­да, яв­ля­ю­ща­я­ся ос­но­вой свя­зу­ю­ще­го в ке­ра­ми­че­ской сме­си, не вза­и­мо­дей­ству­ет с вос­ком. В со­став сме­си обы­ч­но до­бав­ля­ют по­верх­но­ст­но-а­к­тив­ные ве­ще­ства (ПАВ-сма­чи­ва­те­ли), что­бы устра­нить этот не­до­ста­ток. Од­на­ко та­кие до­бав­ки не га­ран­ти­ру­ют пол­ное сма­чи­ва­ние вос­ко­вой мо­де­ли, что при­во­дит к по­яв­ле­нию де­фек­тов в не­ко­то­рых ке­ра­ми­че­ских обо­лоч­ках.

У­че­ные ПНИПУ за­ме­ти­ли, что рав­но­мер­ное увла­ж­не­ние всей вос­ко­вой мо­де­ли и проч­ное сце­п­ле­ние сус­пе­н­зии мо­ж­но до­стичь не толь­ко хи­ми­че­ски­ми, но и фи­зи­че­ски­ми ме­то­да­ми. Соз­да­ние по­ри­стой или ше­ро­хо­ва­той струк­ту­ры на по­верх­но­сти вос­ко­вой мо­де­ли поз­во­ля­ет улуч­шить вза­и­мо­дей­ствие ме­ж­ду во­дой и вос­ком. Для это­го по­ли­тех­ни­ки раз­ра­бо­та­ли ме­тод, за­клю­ча­ю­щий­ся в на­не­се­нии на вос­ко­вую мо­дель тон­ко­го слоя гид­ро­филь­но­го ке­ра­ми­че­ско­го по­ро­ш­ка, спо­соб­но­го впи­ты­вать вла­гу. Это поз­во­ля­ет обес­пе­чить бо­лее рав­но­мер­ное по­кры­тие вос­ко­вой мо­де­ли сус­пе­н­зи­ей и сни­зить ве­ро­ят­ность по­яв­ле­ния де­фек­тов на по­верх­но­сти ли­тей­ной фор­мы.

Д­ля про­ве­де­ния экс­пе­ри­мен­та уче­ные ис­поль­зо­ва­ли пла­сти­ны из вос­ка и па­ра­фи­на, а та­к­же ди­сти­л­ли­ро­ван­ную во­ду в ка­че­стве сре­ды для ке­ра­ми­че­ских сус­пе­н­зий. Что­бы со­з­дать ше­ро­хо­ва­тость на по­верх­но­сти мо­де­ли, они на­нес­ли тон­кий грун­то­воч­ный ке­ра­ми­че­ский слой, ко­то­рый удер­жи­ва­ет­ся на мо­де­ли бла­го­да­ря пред­ва­ри­тель­но на­не­сен­но­му ли­п­ко­му слою.

Д­ля уве­ли­че­ния сма­чи­ва­е­мо­сти вос­ко­вой по­верх­но­сти, уче­ные об­сы­па­ли мо­де­ли дву­мя ви­да­ми ке­ра­ми­че­ских по­ро­ш­ков - элек­тро­ко­рун­дом (ча­сти­цы раз­ме­ром не бо­лее пя­ти ми­к­ро­мет­ров) и по­ро­ш­ком-КДСП (ча­сти­цы раз­ме­ром 63-200 ми­к­ро­мет­ров). Они та­к­же по­гру­зи­ли об­сы­пан­ные мо­де­ли в рас­тво­ры по­верх­но­ст­но-а­к­тив­ных ве­ществ (ПАВ) для срав­не­ния. В ре­зуль­та­те всех опе­ра­ций на вос­ко­вой об­раз­це об­ра­зу­ет­ся грун­то­воч­ный слой с по­ри­стой струк­ту­рой, ко­то­рый спо­со­бен впи­ты­вать вла­гу.

Ис­поль­зу­е­мые по­ро­ш­ки яв­ля­ют­ся стой­ки­ми и ог­не­у­пор­ны­ми ма­те­ри­а­ла­ми. Элек­тро­ко­рунд из­го­тав­ли­ва­ет­ся на ос­но­ве ок­си­да алю­ми­ния и при­ме­ня­ет­ся для шли­фо­в­ки, ма­ти­ро­ва­ния по­верх­но­стей, а та­к­же для из­го­то­в­ле­ния ин­стру­мен­тов, ли­тей­ных форм и стер­ж­ней. По­ро­шок-КДСП со­сто­ит из хи­ми­че­ски свя­за­н­ных ок­си­дов кре­м­ния и алю­ми­ния и ши­ро­ко ис­поль­зу­ет­ся в про­мы­ш­лен­но­сти.

Ре­зуль­та­ты экс­пе­ри­мен­тов по­ка­за­ли, что все ме­то­ды фи­зи­че­ско­го воз­дей­ствия вли­я­ют на сте­пень сма­чи­ва­ния. На­и­боль­ший эф­фект до­сти­га­ет­ся при об­сы­п­ке мо­де­лей элек­тро­ко­рун­дом, что при­во­дит к уве­ли­че­нию сма­чи­ва­е­мо­сти на 30 про­цен­тов. Раз­ни­ца в 10 про­цен­тов ме­ж­ду об­раз­ца­ми, об­сы­пан­ны­ми КДСП, объ­яс­ня­ет­ся раз­ме­ра­ми ча­стиц по­ро­ш­ков - чем боль­ше раз­мер ча­стиц, тем ме­нее по­ри­стая струк­ту­ра, и, со­о­т­вет­ствен­но, сма­чи­ва­е­мая спо­соб­ность по­вы­ша­ет­ся в мень­шей сте­пе­ни. По­гру­же­ние об­сы­пан­ных мо­де­лей в рас­тво­ры ПАВ та­к­же по­ка­за­ло хо­ро­ший ре­зуль­тат.

Раз­ра­бо­тан­ный ме­тод поз­во­ля­ет ви­зу­а­ли­зи­ро­вать ре­зуль­тат пе­р­ви­ч­ной об­сы­п­ки мо­де­ли с ли­п­ким сло­ем. Все де­фек­ты пе­р­во­го слоя ста­но­вят­ся вид­ны­ми, что поз­во­ля­ет по­в­тор­но на­не­сти ли­п­кий слой на не­по­кры­тые участ­ки и об­сы­пать их за­но­во элек­тро­ко­рун­дом. Эта осо­бен­ность тех­но­ло­гии поз­во­ля­ет пра­к­ти­че­ски пол­но­стью устра­нить де­фек­ты на ли­це­вой по­верх­но­сти ли­тей­ной фор­мы.

Ме­тод на­не­се­ния гид­ро­филь­но­го слоя с по­ри­стой струк­ту­рой на вос­ко­вую мо­дель упро­ща­ет про­цесс под­го­то­в­ки ли­тей­ных форм. Раз­ра­бо­т­ка уче­ных ПНИПУ поз­во­лит бо­лее эф­фек­тив­но из­го­тав­ли­вать ме­тал­ли­че­ские де­та­ли сло­ж­ной фор­мы для авиа­ци­он­ной, ма­ши­но­стро­и­тель­ной и аэро­кос­ми­че­ской про­мы­ш­лен­но­сти.

[ naked-science.ru ]

Полезное

Полезное

 

Архив новостей

2025 год

январь февраль март апрель
май июнь июль август
сентябрь октябрь ноябрь декабрь

Нас читают

Администрация Президента РФ, Совет федерации РФ, Государственная Дума РФ, Гильдия Ювелиров, директора и менеджеры ювелирных компаний.

-->