Устройство для изготовления керамических образцов методом электрофореза Советский патент 1984 года по МПК G01N1/00 C25D17/10 

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

Известно устройство для злектрофоретического изготовления керамических образцов, содержащее источник питания, соединенный полюсами с емкостью для исследуемой суспензии и с электродом, вьтолненным из диэлектрика, на поверхности которог нанесен токопроводящий слой Cl3.

Из.вестно также устройство, Kofciрое для улуч1-)ения условий форкмрования обраэцсэв методом электрофореза имеет в качестве электрода металлическую сетку С2 3.

Однако эти устройства не обеспечивают качественного изготовления образцов, так как токопроводящий слой обладает малой прочностью и снижает качество поверхности формируемых оёразцов.

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

В данном устройстве электрод выполнен в виде разделительной металлической пластины жесткой конструкции, на которой соответственно с двух сторон форглируются образ ць). Отделение сформированных образцов от конструктивно кесткой пластины доджно проходить одновременно по всей контактной поверхности, что&л сохранить целостность образца. Однако образцы, полученные методом электрофортического осаждения из водных суспензий, обычно имеют сравнительно малую прочность и высокое содержани влаги (до 7 вес.% ) 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 при испытании качества суспензии снижается объективность контроля.

Целью изобретения является повышение качества образцов.

Для достижения поставленной цели в устройстве для изготовления керамических образцов .методом электрофореза, содержащем два коаксидльно расположенных электрода, один из которых выполнен из металлической сетки, а другой - в виде разделительной пластины из металла, последняя по всей рабочей поверхности облицована металлической фольгой из элект ропровойящего материала с коэфф циеитом электропрородности 4,,41-10 Ом-- см .

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - схема с снятия фольги с образцов.

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

фиксироваться ца заданной высоте

стопором 4. Электрод 1 выполнен в виде замкнутой металлической сетки и стержня 5, оканчивающегося клеммой 6. Электрод 2, который разделя5 ет полуфоркы 7 и 8, выполненные из диэлектрика и имеющие сквозные формообразующие полости, посредством шарнира 9 крепится на стойке 3. Электрод 2. (разделяющая пластина /

0 облицован по всей рабочей поверхности металлической фольгой из электропроводящего материала 10 и имеет шину 11 с кле||«4ой 12 для подключения к одному из полюсов источника

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

Металлическая фольга может быть ёшюминиевой или медной с коэффициентом электропроводности для алюминиевой 4,010® , медной

6, Ом-Чсм-.

Устройство работает следующим образом.

Для электрофоретического формоватея образца устройство опускают

5 в ванну с исследуемой суспензией и на электроды подают напряжение от источника питания постоянного тока. После окончания процесса формообразования устройство отключают от ис0 точника питания, извлекают из ванны и дают стечь излишку суспензии, снимают пружину 13 и, нажав на зажим 14, разводят полуфор1Ф1, отделяя их вместе, с фольгой 10 от электро5 да 2. Затем-фольга отделяется от образцов, путем последовательного свер.тывания - стягивания с образца (фиг. 2), не создавая -в нем заметных напряжений, а следовательно, какихQ 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 фольга, 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 фольш при снятии Споверхности образца и точечному пробою электричеством. Поэтому пределы толщин применяемой фольги соJ5 ставляет отО,2 до 0,01 мм. Такое

отделение металлической фольги от образцов обеспечивает им стабильно сохранение первоначально сформи-роЬаннЕлс СВОЙСТВ, а именно прочнос и качества поверхности. Результаты контроля свойств суспензия получаю стабильны и объектнвнымн.

Образцы получают электрофорезом при .следующем режиме: иатфяжеиие постоянно1ч тока 100 В, сила тока 1,5 А, продолжительность электрофореза 30 с.

Электрофоретическое осгикдение проводятиз суспензии следующего состава, мас.%:

Песок КО315 41 Пылевидныйкварц КП-144

Электролит (20%-ный водный раствор гексаметофосфата натрия )0,3 Вода 14,7 Вязкость суспензии по ВЗ-4 составляет 22 с. Из каждой свежей порции суспензии объемом 5 л форми

,руют электрофорезом по 3 образца и испытывают в одинаковой с иэго товлением очередности. При испытании определяют прочность при изгибе и усили е отрыва фольги от образца, изменяя материал фольги и ее толщину.

Изготовление образцов проводят сле дующим образом-.

Разделительную пластину устрой0ства облицовывают металлической фольгоК из электропроводящего материала с коэффициентом электропроводности 4-10 - б,41«10 ОМ см- и прижимают полуформами из диэлектрика, опускают собранную форму в ванну с

5 исследуемой суспензией. Затем проводят электрофорез, обсыпку, разборку устройства, выдержку образца на воздухе в течение 30 мин и отделение фольги от образца. Испытания образца

0 на изгиб проводят по стандартной методике,.

Результаты ирпытаний (средние ; по трем измерениям ) представлены в таблице..

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- Ом- см- СО оь

Как из таблицы, усилие . отрыва фольги от поверхности образца уменьшается с уменьшением ее толщины. При толщине фольги 0,2мм усилие отрыва соизмеримо с прочностью образца, поэтому образец сохраняет свою целостность. При толщиие фольги 0,4 мм усилие отрыва превышает прочность образца и при отделении деформи оует и разрушает образец.. Поэтому верхний предел толщины фольги выбирают авным 0,2 мм. При толщине фольги менее 0,01мм происходит ее разрыв и электрический пробой

при подключении электрического тока, поэтому нижний предел толщины фольги выбирают равным 0,01 мм.

Предлагаемое устройство позволяет получать кач€ ственшле образиы без их разрушений при применении фольги с толщиной от 0,01 до 0,2 мм. При изготовлении керамических образцов с применением известного способа СЗ получить стабильных результатов по прочности не удалось. В образцах имелись микротрещины, деформации, а большинство образцов полностью разру иалось, Положительный эффект

от применения предлагаемого устройства достигают за счет повышения тоности изделий, 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. Учитывая объемы производства точного литья, годовой-экономический эффект может составить около 50 тыс.руб. только по литейному производству.