книги из ГПНТБ / Соломоник И.Ш. Производство керамических деталей радиоаппаратуры

чаях части пресс-форм скрепляются обжимками (замками). Искусственное охлаждение пресс-форм ускоряет процесс отвердевания заготовок. Водяное охлаждение необходимо при отливе крупногабаритных деталей и заготовок с точными ли­ нейными размерами. Пресс-формы с воздушным охлаждением более просты и легче, чем формы с водяным охлаждением. Однако они снижают производительность труда и точность из­ готовления заготовок, особенно в летнее время. Пресс-формы с водяным охлаждением имеют каналы, по которым непрерыв­ но циркулирует холодная вода, чем значительно ускоряется процесс отвердевания шликера и сохраняются неизменными исходные размеры рабочих полостей пресс-формы и, следова­ тельно, заготовок деталей. Съем отлитых заготовок не вызы­ вает затруднений из-за некоторой (^1%) усадки литейной массы при ее охлаждении. Литниковые приливы и излишки материала удаляются на станках механической обработки де­ талей. После механической обработки заготовок производится их предварительный (утильный) обжиг, в результате чего вы­ жигаются пластифицирующие и связующие вещества, а мине­ ральные компоненты керамики претерпевают физико-химиче­ ские и кристалло-структурные преобразования, ведущие к рез­

кому упрочнению отформованных изделий.

н а м о р а ж и в а н и я , л и т ь я в к о к и л ь , н е п р е р ы в н о г о и ц е н т р о б е ж н о г о л и т ь я .

Намораживанием получают изделия с точными размерами ^внутренних полостей. При этом способе формования внешняя поверхность металлической оправки-формы обрабатывается наиболее тщательно, так как она определяет конфигурацию и размеры полой части заготовки. Процесс формования состоит -из следующих этапов: кратковременного погружения холодной оправки в расплавленную керамическую массу, разбора сос­ тавной оправки и съема полученной заготовки.

При окунании оправки-формы в жидкий горячий шликер соприкасающиеся слои расплавленного полуфабриката охлаж­ даются оправкой и обволакивают ее (намораживаются). Тол­ щина намороженной стенки увеличивается при увеличении раз­ ности температур оправки и шликера. Увеличение длительнос­ ти выдержки оправки в шликере также увеличивает толщину стенки заготовки, но при этом оправку необходимо охлаждать. Если не применять непрерывного охлаждения оправки, то уд­ линение экспозиции ведет к нагреву оправки и процессу раз­ мораживания. Рекомендуется поддерживать температуру шли­

Небольшая усадка материала способствует съему изделия с оправки. Полученную заготовку следует обработать по внеш­ нему контуру, так как внешняя поверхность заготовки имеет весьма неточные размеры и нечеткую конфигурацию.

заливается расплавленный полуфабрикат. Он поступает туда из бачка, расположенного над кокилем, по распределительно­ му рукаву. Так как заполнение формы происходит под дейст­ вием сил тяжести, то для литья в кокиль применяется мало­

вязкий шликер. Температурный режим литья в кокиль ана­ логичен режиму намораживания заготовок.

Непрерывное литье изделий с постоянным поперечным се­ чением (стержни, трубки), предложенное П. О. Грибовским и И. И. Китайгородским, является модификацией метода горя­ чего литья под давлением. По этому методу роль пресс-формы выполняет охлаждаемая формующая трубка, в которую пода­ ется расплавленный шликер. Застывающий в трубке полуфаб­ рикат вытесняется вновь поступающей порцией жидкого шли­ кера.

Процесс выталкивания затвердевшей части материала облегчается его объемной усадкой. Производительность уста­ новок (скорость литья) достигает 60 см/мин.

На рис. 3—24 изображена принципиальная схема устройст­ ва для непрерывного литья стержневых заготовок, где 1—пи­

даемая водой; 7— заготовка; 8— водяной душ; 9— ленточный транспортер.

Центробежным литьем можно оформлять заготовки цилин­ дрической, конической или сферической формы. За счет дейст­ вия центробежных сил частички расплавленного полуфабрика­ та прижимаются к стенкам вращающейся холодной металли­ ческой формы и, застывая на ней, образуют сплошную стенку заготовки. При центробежном литье заготовок сказываются сепарационные явления, когда происходит перераспределение частиц шликера в структуре формуемой заготовки. Наружные части заготовок, прилегающие к стенкам формы, обогащаются твердыми и более крупными частицами полуфабриката, а жид­ кая фаза и мелкие частицы вытесняются к внутренним стен­ кам заготовки. Такая неравномерность структуры заготовок вызывает при обжиге внутренние напряжения, ведущие к тре­ щинам и расслоениям. Поэтому, выбирая метод центробежного литья, следует обратить внимание на опытный подбор режима формования: число оборотов формы, соотношение жидкой и Твердой фазы полуфабриката, температуру формы и шликера.

Штамповку или сырое прессование наиболее часто приме­ няют при изготовлении установочных деталей средней слож­ ности из высокопластичных материалов с большим содержани­ ем глин: ультрафарфора, радиофарфора, пирофилита, уралита, цельзиана, электротехнического фарфора и т. д. Можно штам­ повать заготовки и из непластичных материалов.

Формовочным полуфабрикатом для штампования служит гранулированный порошок «крупка» с размером гранул от 0,5 до 2 мм. Крупнозернистая «крупка» рекомендуется для формования заготовок больших и средних габаритов, мелко­ зернистая— для изделий малого размера (длина и шири­ на <20 мм, толщина <СЪ мм). В качестве связующих и пласти­ фицирующих веществ в пластичные материалы добавляют во­ ду или эмульсию из воды и «жиросвязки» (растительных дегтей и смол или продуктов переработки нефти, сланца и угля). В непластичные керамические порошки с малым содержанием глин (или безглинистые составы) добавляют парафин, церизин или водный раствор поливинилового спирта. Компоненты прес­ совочной массы тщательно перемешиваются в бегунах с подо­

'между твердыми минеральными частицами порошка прослоек жиросвязки снижает внутреннее трение между зернами фор­ муемой массы и их трение о стенки пресс-формы, что увеличи­ вает текучесть полуфабриката, снижает удельное давление прессования (до 50-^-150 кг/см2) и, следовательно, увеличивает срок службы прессовочного оборудования и оснастки. Формо­ вание заготовок производится в пресс-формах открытого типа '(с вытеканием излишков материала через облойные каналы).

Штампованные заготовки имеют повышенные и недостаточ­ но постоянные значения усадки, а после обжига отличаются значительной пористостью. Но большая производительность труда (5-^6 тысяч заготовок за смену), простота дозировки массы, высокая износостойкость пресс-форм и малые мощно­ сти прессового оборудования привлекают производственников к этому виду оформления заготовок.

Сухое (простое) прессование заготовок применяется тогда, когда необходимо обеспечить массовое производство плоских деталей небольшой толщины с точными линейными размерами. Этим же способом целесообразно формовать заготовки с не­ большими выступами и впадинами. Формовочный керамиче­ ский порошок получают из предварительно просушенных и из­ мельченных коржей. Порошок смешивается с небольшим коли­ чеством пластифицирующих и связующих веществ (5-^14%). Установочные детали из стеатита, форстерита и ультрафарфо­ ра прессуются из пресс-порошков с парафиновыми пластифика­ торами. Безглинистые составы, идущие на изготовление высо­ ковольтных конденсаторов, пьезоэлементов и ферритов, пласти­ фицируются водными растворами поливинилового спирта. Ма­ лые прослойки пластификатора между зернами минеральных частиц формуемого порошка и высокие удельные давления прессования (до 3000 кг/см2) способствуют получению очень плотных заготовок, размеры которых мало меняются при об­

нов и др.), где точность линейных размеров керамических де­ талей определяет надежность работы соответствующих узлов.

Нормальным допуском на керамическую деталь, отформо­

ным отпрессовкам определяют усадочные коэффициенты мас­ сы. После определения усадочных коэффициентов корректиру­ ют количество загружаемого порошка и давление прессования. Размеры сырых заготовок определяют с учетом коэффициен­ тов усадки. Величина необходимого усилия прессования нахо­ дится из формулы

P=Sp,

где 5 — площадь проекции наибольшего сечения заготовки на плоскость, перпендикулярную направлению приложенной силы;

р — давление прессования.

Отсутствие или недостаточная толщина пластификатора на выступающих частях микрорельефа минеральных частиц пресс-

порошка затрудняет перемещение массы и вызывает потерю части приложенного давления на преодоление сил трения меж­ ду частицами, что приводит к недопрессовке толстых загото­ вок в областях, удаленных от мест приложения давления. Про­ цесс прессования заготовок может осуществляться при одно­ стороннем приложении давления, при одновременном двухсто­ роннем приложении давления, при последовательном двухсто­ роннем приложении давления, при всестороннем приложении давления.

Одностороннее давление применяется для оформления тон­ ких плоских заготовок простой формы.

Одновременное двухстороннее прессование заготовки дву­ мя движущимися пуансонами обеспечивает хорошую пропрессовку материала в местах воздействия пуансонов. Однако

.плотность заготовки в средней части иногда оказывается не­ достаточной, так как при одновременном двухстороннем прес­ совании воздушные включения пресс-порошка выжимаются в среднюю часть заготовки. Этим способом можно формовать среднегабаритные заготовки деталей низкочастотной и низко­ вольтной радиоаппаратуры.

Для изделий, работающих в полях высокой частоты и боль­ шой напряженности, где недопустимы пористость и газовые включения (например, для высоковольтных конденсаторов), применяют последовательное двухстороннее прессование. При первом одностороннем прессовании производится выжимание воздуха в сторону, противоположную месту приложения дав­ ления. Эта вторая сторона допрессовываетея (после удаления воздуха) при втором этапе прессования, когда на нее начнет давить свой пуансон.

Наилучшие результаты получаются при всестороннем об­ жатии пресс-порошка, засыпанного в эластичную форму. Такое изостатистическое прессование применяется при изготовлении уникальных высоковольтных конденсаторов и изоляторов, ферритовых изделий точных размеров, не допускающих дальней­ шей механической обработки.

Пресс-формы с односторонним давлением (рис. 3—25) сос­ тоят из неподвижной матрицы 1 и подвижного пуансона верх­ него 2 или нижнего 3. Прессование заготовок осуществляется путем перемещения одного из пуансонов, сжимающего пресспорошок. Пресс-формы с двухсторонним одновременным дав­ лением (рис. 3—26) оформляют более высокие и сложные де­ тали. Процесс прессования происходит при совместном пере­ мещении одного из пуансонов и матрицы, а второй пуансон при этом остается неподвижным.

Для получения рельефных заготовок однородной плотнос­ ти важное значение приобретает постоянство коэффициентов засыпки пресс-порошка ks в разных сечениях заготовки и его соответствие коэффициенту уплотнения kyn. Коэффициент за-

сыпки определяется делением толщины слоя пресс-порошка в определенном месте пресс-формы на толщину отформованной заготовки в соответствующем месте (рис. 3—27), а коэффи­ циент уплотнения — из отношения объема засыпанного порош­ ка к объему отпрессованной заготовки

////////////////////////, Верхний

ЬШ'/І

Р и с . 3-27

Протяжка (продавливание) формовочной массы через мундштук (фильеры) является наиболее производительным способом изготовления длинных профилированных заготовок постоянного сечения. Формовочный полуфабрикат может быть получен как из пластичных, так и непластичных материалов. В обоих случаях исходные материалы подсушивают до опре­ деленной относительной влажности: коржи из пластичных (глинистых) составов до 19-^25%, а из мало- и непластичных веществ до 0,5-^-2%. Высушенные коржи измельчают, просеи­ вают и смешивают с пластифицирующими маслами, связующи­ ми смолами и другими добавками, которые улучшают техно­ логические свойства формовочного полуфабриката. Рецептура добавок подбирается часто опытным путем. Она зависит от состава компонентов керамической массы, вида формовочного оборудования и инструмента, габаритных размеров и сложнос­ ти конфигурации заготовок, масштаба производства. Напри­ мер, для массового изготовления тонкостенных трубок, стерж­ ней малого диаметра и изделий сложного профиля целесооб­ разно применять водный раствор декстрина и водную эмуль­ сию тунгового масла (12-^20% воды, 4-^7% декстрина и 5% тунгового масла). В последнее время начали пользоваться фе- нол-формальдегидными и мочевино-формальдегидными смола­ ми, которые после полимеризации (при 150^-160°С) значи­ тельно увеличивают прочность заготовок, исключая тем самым необходимость их предварительного обжига. Примерный сос­ тав пластификатора, содержащего фенол-формальдегидную смолу: 4-^-5 весовых частей смолы, 5 весовых частей декстри­ на, 5 весовых частей тунгового масла, 8-^10 весовых частей во­ ды на 100 весовых частей сухого порошка керамической массы. После смешивания компонентов керамики с пластификатором образующаяся масса выдерживается несколько суток, а затем направляется на проминку в вакуумные массомялки, после чего получается однородный, обезвоздушенный (обезгаженный) формовочный полуфабрикат.

трубчатую заготовку. В отличие от других методов формова­ ния мундштучная протяжка позволяет осуществить непрерыв­ ный процесс образования заготовок. Для этого формующее и питающее устройства объединяют в единую систему — шнековый пресс-агрегат, состоящий из приемной камеры; мешалки для разрезания и перемешивания поступающей массы; решет­ чатой или щелевой режущей диафрагмы; вакуумной камеры, удаляющей воздушные (газовые) включения; прессовочной ка­ меры с прессующим шнеком; переходной головки, выравниваю-

щей плотность массы по сечению канала пресса; профилирую­ щего мундштука и силового привода с редуктором, согласую­ щим работу питающих и формующих механизмов. Во многом этот шнековый пресс напоминает вакуумную массомялку (рис. 3—18), снабженную мундштучной насадкой.

В серийном производстве керамических радиодеталей наря­ ду со шнековыми пресс-агрегатами непрерывного действия можно встретить более простые по конструкции, но менее про­ изводительные п о р ш н е в ы е м у н д ш т у ч н ы е п р е с с ы ,

Р и с . 3-29

время действия которых зависит от емкости рабочего цилинд­ ра, диаметра выходного отверстия мундштука и скорости про­ тяжки.

Качество отформованной заготовки во многом зависит от однородности структуры. При мундштучной протяжке массы с помощью шнековых толкателей может возникнуть с в и л е в а ­ т о с т ь структуры заготовки, когда пласты, разрезанные шне- ,ковым толкателем, вращаясь, сливаются неполностью, образуя винтообразное расслоение массы. После уплотнения массы в прессующей головке свиль обычно не просматривается, однако при механической и термической обработках она себя может проявить, вызывая трещины и сколы. Для устранения дефектов структуры формуемых деталей применяются специальные уп­ лотняющие головки, ось мундштука и ось подающего шнека

смещают или вблизи выходных лопастей шнека устанавлива­ ют специальные фасонные вставки, чтобы резко изменить нап­ равленное перемещение разрезанных пластов и т. д.

От конструкции и качества изготовления мундштучной го­ ловки зависит качество формуемой заготовки. Тонкие стержни и тонкостенные трубки выдавливаются вертикальными мунд­ штучными прессами, а стержни большого диаметра — горизон­ тальными мундштучными прессами. В первом случае тонко­ стенные слабые заготовки не деформируются под влиянием собственного веса, а во втором случае они не обрываются у вы­ ходных отверстий мундштуков. Входной канал мундштука име­ ет вид конуса или призмы. Вершина конуса направлена по движению выдавливаемой массы. Оформление внутренних от­ верстий в заготовках производится с помощью сердечников, входящих в полость отверстия формующего канала мундштука. Сердечники крепятся с помощью спиц, располагаемых в уп­ лотняющей части мундштука (рис. 3—30). Для одновремен­

Р и с. 3-30

ного формования нескольких заготовок применяются многока­ нальные мундштуки. Износостойкость рабочих поверхностей мундштука повышается от их закалки, хромирования и карбидизации. Особенно хорошие результаты получаются при изго­ товлении мундштучных головок из твердых сплавов. Все час­ ти мундштука изготовляют из антикоррозийных материалов. Таблица 3—11 дает представление о степени увеличения из­ носостойкости мундштуков в зависимости от принятых мер упрочнения.

При выборе профиля заготовки, получаемой методами мундштучного выдавливания, избегают острых краев и ребер, так как при этом получаются надрывы и затяжки, а поверх­ ность — шероховатой. Для получения гладкой поверхности за­ готовок в массу вводят веретенное или трансформаторное масло.

Мундштучные прессы приводятся в действие механическим, гидравлическим или пневматическим способами. Пневмати-