книги из ГПНТБ / Рабинович А.Г. Технология производства гидроакустической аппаратуры учеб. для судостроит. техникумов

С м е ш и в а н и е к о м п о н е н т о в ш и х т ы производится в шаровых или вибрационных мельницах.

Шаровая мельница (рис. 52) представляет собой стальной ци­ линдрический барабан 2, внутренние стенки которого выложены (футерованы) радиофарфором или другим высокопрочным керами­ ческим материалом 3. Барабан приводится во вращение электро­ двигателем / через систему клиноременных передач.

Перемешивание и измельчение материалов в шаровых мельни­ цах осуществляется с помощью фарфоровых шаров диаметром от 20 до 100 мм. Размер шаров зависит от емкости барабана. За­

Рис. 52. Шаровая мельница.

циальные люки в барабане. При вращении барабана шары подни­ маются и падают вниз, перемалывая и перемешивая таким обра­ зом материал.

Смешивание в шаровой мельнице может производиться «сухим» или «мокрым» способом. Во втором случае кроме смешиваемых компонентов и шаров в шаровую мельницу наливают воду в весо­ вом соотношении 1:1: 1,7. Перемешивание углекислого бария и двуокиси титана должно длиться 6—7 ч.

По окончании перемешивания шихте дают отстояться 3—4 ч, удаляют верхний слой воды, а отстоявшийся шликер (жидкую массу) просушивают с помощью фильтра-пресса и в сушильном шкафу.

Применение шаровых мельниц имеет ряд серьезных недостат­ ков: очень длительный процесс смешивания или помола, необхо­ димость сушки шликера после смешивания и помола, для чего тре­ буется дополнительное оборудование и время. Кроме того, в шаро­ вых мельницах происходит намол материала футеровки и шаров, который отделить практически невозможно. Поэтому шаровые мельницы в ряде случаев заменяют более производительными виб­ рационными мельницами (рис. 53).

Вибромельница представляет собой стальной корпус 3, внут­ ренняя полость которого покрыта резиной. Он установлен на пру­ жинах 6, которые в свою очередь посажены на направляющие пальцы, укрепленные на несущей раме 8. Вибратор, состоящий из чашек с набором секторов /, предназначенных для нарушения ба­ ланса, укреплен на валу 9. Вал через соединительную муфту 4 соединен с электродвигателем 5, от которого он получает враще­ ние. Вал проходит через корпус, в котором запрессованы подшип-

Рис 53. Вибрационная мельница.

ники. При вращении вала вследствие дисбаланса, создаваемого вибратором, корпус совершает колебательные движения в вер­ тикальной плоскости.

Для охлаждения корпус снабжен водяной рубашкой, в которую вода подается через специальный штуцер. Размельчаемый и сме­ шиваемый материал загружается через люк, закрываемый крыш­ кой 2. Вместе с материалом в мельницу загружаются стальные шары диаметром 15—25 мм. Выгрузка материала и шаров из виб­ ромельницы производится через люк 7.

Амплитуда колебаний корпуса вибромельницы может быть из­

составляет 0,8—0,9; соотношение веса загруженных материалов и веса шаров 1: 6.

риал увлажняется водой (5—8%) и брикетируется. На гидравли­

печь, которая состоит из трех камер: камеры подогрева 3, камеры высоких температур 4 и камеры охлаждения 5. Подом печи слу­ жат футерованные тележки ) , которые передвигаются на двух угольниках, установленных ниже туннеля. В камере высоких тем­ ператур (камере обжига) установлены силитовые нагревательные

движные тележки, которые проталкиваются через туннельную печь с определенной скоростью, зависящей от характеристик печи и партии исходного сырья. После синтеза брикеты ВаТіОз имеют удельный вес 57,5 н/м3 и равномерную желтовато-зеленую ок­ раску.

Приготовленный указанным способом ВаТіОз представляет со­ бой полуфабрикат и еще не пригоден для изготовления пьезоэлементов.

Дробление брикетов титаната бария производится на дробиль­ ном агрегате.

Изготовление керамических заготовок. Эта стадия технологи­ ческого процесса производства пьезокерамических деталей вклю­

нице, а в некоторых случаях — в шаровых мельницах. После сушки и магнитной сепарации порошкообразного пьезокерамического материала его просеивают через сито на протирочной машине.

Рис. 54. Туннельная печь.

В таком виде порошок поступает на операцию оформления за­

лей является прессование.

Пьезокерамический материал, поступающий на оформление за­ готовок, представляет собой мелкодисперсный сухой порошок. Для придания ему определенной формы его следует пластифицировать при помощи веществ, обладающих связующими свойствами. В ка­ честве пластификатора (связки) при прессовании заготовок приме-

Рис. 55. График распределения температуры по длине печи.

няется обычно 3%-ный водный раствор поливинилового спирта, вводимого в материал в количестве 4—5% по весу.

При пластификации порошка титаната бария должно быть обе­ спечено тщательное перемешивание порошка со связующим веще­ ством. Это может быть достигнуто при помощи специального обо­ рудования. В производстве пьезокерамики широкое применение нашли так называемые «бегуны» (рис. 56). Бегуны состоят из неподвижной металлической ванны 2, металлических жерновов 1, редуктора 3 и электропривода 4. Полученную смесь порошка ти­ таната бария с поливиниловым спиртом перемешивают, после чего помещают в бункер бегунов и включают привод. Обработку на бегунах производят 40—45 мин.

Пластифицированный таким образом пьезокерамический мате­ риал для раздробления комков пропускают на протирочной ма­ шине через сито и помещают для хранения в плотно закрываю­ щуюся тару.

Оформление заготовок методом прессования из пластифициро­

Удельное давление при прессовании пьезокерамических заго­ товок из материала, пластифицированного поливиниловым спир­

тором, определяющим плотность и прочность прессованной заго­ товки, выбору его уделяется особое внимание.

Прессование заготовок производится в стальных закаленных пресс-формах (рис. 57). При проектировании пресс-форм учиты­ вают усадку пьезоматериала при окончательном обжиге и припуск на шлифовку изделия после обжига. Для пьезокерамики из титаната бария усадка при обжиге составляет 1,1—1,2%.

Получение необходимых размеров заготовки после прессования зависит и от дозировки пресс-порошка. Может быть применена как объемная, так и весовая дозировка. При проектировании пресс-

В процессе прессования заготовок большое значение имеет рав­ номерное распределение порошка по сечению пресс-формы, так как неравномерное расположение порошка приводит к разной степени его уплотнения, что, в свою очередь, вызывает образование трещин и других дефектов в процессе обжига.

Для удаления воздуха в процессе прессования пьезокерамического материала применяется предварительное многократное уплот­ нение, заключающееся в нескольких «подпрессовках», т. е. попере­ менном плавном подъеме и снятии давления.

Извлечение отпрессованных заготовок должно производиться с помощью специальных приспособлений при плавном и непрерыв­ ном давлении плунжера. При этом не допускается резких движе­

Горячее литье под давлением применяется при изготовлении заготовок сложной формы. Отливка заготовок этим способом осу­ ществляется на специальных установках, принципиальное устрой­ ство которых показано на рис. 58.

Принцип действия установки заклю­ чается в следующем. К рабочему сто­ лу 3 прикреплен бачок 4 для пла­ стифицированного пьезокер амического материала, имеющий водяную ру­ башку 5, с помощью которой осуще­ ствляется подогрев шликера до тем­ пературы 75—80° С. На плите 1 уста­ навливается литьевая форма для от­

того воздуха литьевая форма плотно прижимается к столу, а горя­ чий шликер по трубке поступает в полость формы.

Постоянство температуры шликера обеспечивается подачей го­ рячей воды, температура которой регулируется терморегуляторами

рез зоны нагрева, обжига и охлаждения. Ясно, что производитель­ ность при обжиге в туннельных печах значительно выше, чем при использовании камерных печей.

Важное значение для обеспечения высококачественного об­ жига пьезокерамических изделий имеет материал подставок, на которые укладываются оформленные заготовки. Наибольшее при­ менение получили подставки, в состав которых входит 70% часо-

вок производится шлифованием на плоско- и круглошлифовальных станках, применяемых при обработке металлов.

Шлифованием пьезокерамических заготовок можно придать им желаемую форму и получить необходимые размеры изделий. Шлифование производится «мокрым» способом, преимущественно алмазными кругами. В качестве охлаждающей жидкости исполь­ зуется проточная вода.

Рекомендуются следующие режимы обработки пьезокерамики