Устройство для изготовления керамических образцов методом электрофореза

Устройство для изготовления керамических образцов методом электрофореза

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОФОРЕЗА , преимущественно для определения фиэико-1июха11ически { свойств суспензий, содержащее два коаксиально расположенных электрода, один из которых.выполнен из металлической сетки, а другой - в виде разделительной пластины из метсшла, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью noBbBiieHHH качества образцов, разделительн Ш пластина по всей рабочей поверхности облицована металлической фольгой из электропроводящего материала с коэффициентом электропроводности 4,010 - б,4110- Омсм- СО оь

„„SU„„1073600 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ СОа4АЛИстИЧаСНИХ

РЕСПУБЛИН

З(30 G 01 И 1./00 С 25 0 17 10

ГОСУДАРСТВЕННЦЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛ*Ы ЫЭОБМТЕНИй И ОтНРЫтИй

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° ив (21) 3521597/22-02 (22) 16.12.82 (46) 15.02..84. Бюл. 9 б (72) Ю.A.Äðÿãèí, A.Ï.Íèêèôîðîâ, B;A,Ïàïøåâ и С.A.Íèêèôîðîâ (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 620.1.115.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 392159, кл. С 25 0 17/10, .1973..

2 ° Авторское свидетельство СССР

9. 392161, С 25 0 17/10, 1973 °

3. Авторское свидетельство СССР

9 392160, кл. С 25 D 17/10, 1973 ° (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

КЕРАМИЧЕСКИХ. ОБРАЗЦОВ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОФОРЕЗА, преимущественно для определения физико-механический свойств суспензий, содержащее два коаксиально расположенных электрода, один из которых выполнен иэ металлической сетки, а другой - в виде разделительной пластины из металла, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества образцов, разделительная пластина по всей рабочей поверхности облицована металлической фольгой из электропроводящего материала с коэффициентом электропроводности 4,0 10 — б, 41 10 Ом см

1073600

Изобретение относится к.литейному производству,. а именно к устройствам для электрофоретического изготовления керамических образцов.

Известно устройство для электро-. форетического изготовления керамических образцов, содержащее источник питания, соединенный полюсами с емкостью для исследуемой сусйензии и с электродом, выполненным из . диэлектрика, на поверхности которого нанесен токопроводящий слой 1 ).

Известно также устройство, которое для улучшения условий формирования образцов1методом электрофореза имеет в качестве электрода металли- ческую сетку Г23. ..Однако эти устройства не обеспечивают качественного изготовления образцов, так как токопроводящий слой обладает малой прочностью и снижает качество поверхности формируемых образцов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является устройство, содержащее два коаксиально расположенных электрода, один иэ которых выполнен из металлической сетки, а другой - в виде разделительной пластины иэ металла (33.

В данном устройстве электрод выполнен в виде разделительной металлической пластины жесткой конструкции, на которой coorâårñrâåíío с двух сторон формируются образцы. Отделение сформированных образцов от конструктивно жесткой пластины долж.— но проходить одновременно по всей контактной поверхности, чтобы сохранить целостность образца. Однако образцы,полученные методом электрофоретического осаждения из водных суспензий, обычно имеют сравнительно малую прочность и высокое содержание влаги (до 7 вес.Ъ ), а значит различную гидравлическую адгезию в разных точках контактной поверхности, что при отделении вызывает возникновение напряжений в образцах, приводящих к образованию в них трещин или разрушений. Поэтому прн испытании качества суспензии снижается объективность контроля.

Целью изобретения является повышение качества образцов.

Для достижечия поставленной цели в устройстве для изготовления керамических образцов, методом электрофореза, содержащем два коаксиально расположенных электрода, один нз ко торых выполнен из.металлической сетки, а другой - в виде разделительной пластины из металла, последняя по всей рабочей поверхности облицована металлической фольгой иэ элект1 ропроводящего материала с коэффициентом э 1ектропроводности 4,0 10 6,41"10 Ом-" см=» .

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, на фиг. 2 — схема снятия фольги с образцов °

Устройство состоит из двух элек-, тродов 1 и 2, которые расположены коаксиально и крепятся на стойке 3 иэ диэлектрика. Электроды 1 и 2 могут перемещаться па вертикали и

1О фиксироваться на заданной высоте стопором 4 ° Электрод 1 выполнен в виде замкнутой металлической сетки и стержня 5, оканчивающегося клем-. мой 6. Электрод 2, который разделя5 ет полуформы 7.и 8, выполненные иэ диэлектрика и имеющие сквозные формообразующие полости, посредством шарнира 9 крепится на стойке 3 °

Электрод 2, (разделяющая пластина облицован,по всей рабочей поверхности металлической фольгой из электропроводящего материала 10 и имеет шину 11 с клеммой 12 для подключения к одному иэ полюсов источника

25 питания, а также стягивающую пружину 13 и зажим 14.

Металлическая фольга может быть алюминиевой или медной с коэффициентом электропроводности дпя алюминиевой 4,0.10 Ом "см ", медной

30 6,41 10 5 OM 1см "

Устройство. работает следующим образом.

Цля электрофоретического формования образца устройство опускают

З5 в ванну с исследуемой суспензией и на электроды подают напряжение от источника питания постоянного тока.

После окончания процесса формообразования устройство отключают от ис40 точника питания, извлекают из ванны и дают стечь излишку суспензии, снимают пружину 13 и, нажав на за- жим 14, разводят полуформи, отделяя их вместе. с фольгой 10 от электро45 да 2. Затем .фольга отделяется от образцов путем последовательного свертывания — стягивания с образца (фиг. 2 ), не создавая в нем заметных напряжений, а следовательно, какнх50 либо разрушений. Это связано с тем, что прочность сформированного образца примерно в 8-10 раз превышает прочность связи фольги с образцом на линии изгиба. Эта разница тем больше, чем тоньше применяемая фоль55 ra, так как меньше становится угол отрыва. Необходимые качественные показатели образцов получают уже при толщине фольги 0,2 мм. Нижний предел толщины фольги составляет 0,01 мм.

60 Уменьшение толщины ниже 0,01 мм приводит к обрыву фольги при снятии с поверхности образца и точечному пробою электричеством. Поэтому пределы толщин применяемой фольги со 5 ставляет отО, 2 до 0,01 мм. Такое

1073600

Предел прочности образца при изги.бе после элект офореза,, кгпв/см

Толщина фольги., мм.

Усилие отрыва фольги .от образца, кгс

Алюминиевой

0,15

Разрушение

0,045

0,050

0,4

0,06

0,2

0,05

0,1

0,045

Обрыв .фольги

0,06

0,01

0,005

Медной

0,4

) Разрушение

0,2

0,08

0,035

0,045.

0,055

0,2

0,06

0,1

0 05

0,01

Обрыв фольги

О, 005 отделение металлической фольги от образцов обеспечивает им стабильное ., сохранение первоначально сформи.рованных свойств, а именно прочности и качества поверхности. Результаты контроля свойств суспензий получают стабильными и объективными.

Образцы получают электрофарезои при:спедующрм режиме: напряжение постоянного тока 100 В, сила тока

1,5 А, продолжительность электрофореза 30 с. Электрофюретическое осаждеиие проводят нэ суспензии следующего состава, мас.В:

Песок К0315 41

Пылевидный кварц

_#_g-1 . . 44

Электролит t2Oa-ный водный раствор гексаметофосфата чатрня ) 0,3

Вода. 14,7

Вязкость суспензии по ВЗ-4 составляет 22 с. Из каждой свежей порции суспензии объемом 5 л формиКак видно из таблицы, усилие отрыва фольги от поверхности образца уменьшается с уменьшением ее толщины. При толщине фольги 0,2 мм усилие отрыва соизмеримо с прочностью образца, поэтому образец сохраняет свою целостность. Прн толщине фоль;руют электрофорезом по 3 образца и испытывают в одинаковой с изготовлением очередности. При испытании определяют прочность при изгибе и усилие отрыва фольги от обраэда, изменяя материал фольги .и ее толщину °

Изготовление образцов проводят сле дующим образом;

Разделительную пластину устрой10 ства облицовывают металлической фольгой из электропроводящего материала с коэффициентом электропроводностн

4 ° 10 — 6,41"10 ОьГ см и прижимают полуформами из диэлектрика, 15 опускают собранную форму в ванну с исследуемой суспензией. Затем проводят электрофорез, обсыпку, разборку устройства, выдержку образца на воздухе в течение 30 мин н отделение фольги ож образца. Испытания образца на изгиб проводят по стандартной методике..

Результаты испытаний (средние по трем измерениям 1 представлены в таблице..

I ги 0,4 мм усилие отрыва превышает ® Прочность образца и при отделении .цеформирует и разрушает образец..

Поэтому верхний предел толщины фольги выбирают равным 0,2 мм. При толщине фольги менее 0,01мм происходит

65 ее разрыв и электрический пробой

1073600

Составитель В. Лебедев

Редактор М. Петрова Техред H,Àñòàëoø КорректоР g. Макаренко

Заказ 316/39 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 при подключении электрического тока, поэтому нижний..предел толщины фольгй выбирают равным 0,01 мм.

Предлагаемое устройство позволяет получать качественные образцы без их разрушений при применении фольги с толщиной от 0,01 до 0,2 мм. При изготовлении керамических образцов с применением известного способа g3) получить стабильных результатов по прочности не удалось. В образцах, имелись микротрещины, деформации, а большинство образцов полностью разрушалось. Положительный эффект от применения предлагаемого устройства достигают за счет повышения точности иэделий, сокращения формовочных материалов, повышения культуры производства.

Предварительный расчет экономической эффективности показал, что . экономия средств составляет около

2,8 руб на 1 кг литой продукции в производстве точного литья. учиты36 вая объемы производства точного литья, годовой экономический эффект . может составить около 50 тыс.руб. только по литейному производству.