Дубровин В.К. – докт. техн. наук, проф. кафедры пирометаллургических и литейных технологий (ПМЛТ)
454080, г. Челябинск, пр-т Ленина, 76
Dubrovin V.K. – Dr. Sci. (Eng.), prof. of the Department of pyrometallurgical and foundry technologies (PMFT)
454080, Chelyabinsk, Lenin pr., 76
Кулаков Б.А. – докт. техн. наук, проф. кафедры ПМЛТ
454080, г. Челябинск, пр-т Ленина, 76
Kulakov B.A. – Dr. Sci. (Eng.), prof. of the Department of PMFT
454080, Chelyabinsk, Lenin pr., 76
Карпинский А.В. – канд. техн. наук, доцент кафедры ПМЛТ
454080, г. Челябинск, пр-т Ленина, 76
Karpinskii A.V. – Cand. Sci. (Eng.), assistant prof. of the Department of PMFT
454080, Chelyabinsk, Lenin pr., 76
Заславская О.М. – канд. техн. наук, доцент кафедры ПМЛТ
454080, г. Челябинск, пр-т Ленина, 76
Zaslavskaia O.M. – Cand. Sci. (Eng.), assistant prof. of the Department of PMFT
454080, Chelyabinsk, Lenin pr., 76
Приведены результаты исследования взаимодействия титановых сплавов с кремнеземсодержащей литейной формой, изготовленной по выплавляемым моделям. В зоне контакта методом рентгенофазового анализа обнаружен чистый кремний, соединения оксидов и силицидов титана. Проблема негативного влияния формы на отливку решается применением термохимически стойких монокорундовых форм на алюмозольном связующем. Для литья по выплавляемым моделям разработан состав огнеупорной суспензии со специальными добавками, улучшающими смачивание суспензией воскообразных моделей, а также повышающими прочность формооболочки. Изучены седиментационные свойства суспензии. Разработан способ ускоренного отверждения последовательно наносимых слоев огнеупорной суспензии путем сушки в вакууме и последующего химического отверждения газообразным реагентом. Время формирования одного слоя сокращается с 3–5 ч до 20–30 мин. Проведены сравнительные исследования кинетики конвективной сушки и обезвоживания в вакууме алюмозольного связующего. Удаление влаги с единицы поверхности нанесенного огнеупорного слоя в вакууме 5–10 кПа возрастает в 2–6 раз. Методом рентгенофазового анализа исследованы превращения алюмозоля в процессе высокотемпературного нагрева. Повышение температуры прокалки до 1300–1350 °С позволяет получить в формооболочке из алюмозоля твердый гель стабильной фазы α-Al2O3 и достаточную прочность 9–12 МПа при введении в состав суспензии спекающих добавок. Даны рекомендации для дополнительной защиты огнеупорных керамических слоев после вакуумирования и сушки: обработка последнего слоя газообразными отвердителями и нанесение на него раствора поливинилацеталя плотностью 1100–1200 кг/м3. Предложенные технологические решения позволят повысить как производительность технологического процесса формообразования и литья титановых сплавов, так и качество получаемых отливок.
The paper provides the results of studies on interaction between titanium melts and silica-containing investment molds. Pure silicon, compounds of titanium oxides and silicides were detected by X-ray diffraction analysis in the contact zone. The problem of the negative impact exerted by the mold on the casting is solved by using thermally stable and chemically resistant monocorundum molds based on an alumina sol binder. A refractory suspension was developed for investment casting containing special additives to improve wax mold wetting with the suspension, and to increase the mold shell strength. The article studies sedimentation properties of suspension. A method was developed for accelerated curing of sequentially applied refractory suspension layers by vacuum drying and subsequent chemical curing with a gaseous reagent. The formation time is reduced from 3–5 h to 20–30 min per layer. Comparative studies of kinetics of alumina sol binder convective drying and vacuum dehydration were conducted. The process of moisture removal per unit surface of the applied refractory layer in a vacuum of 5–10 kPa increases by 2–6 times. X-ray phase analysis was used to study the alumina sol conversion during high-temperature heating. The solid gel of the α-Al2O3 stable phase is obtained in the alumina sol mold shell when the calcination temperature rises to 1300–1350 °C with a sufficient strength of 9–12 MPa provided by sintering additives added to the suspension. Recommendations are given for additional protection of refractory ceramic layers after vacuuming and drying: treatment of the last layer with gaseous curing agents and application of a polyvinylacetal solution with a density of 1100–1200 kg/m3. The process solutions proposed will make it possible to increase both the efficiency of titanium alloy forming and casting processes and the quality of castings.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.