Способ получения пористого стекла Советский патент 1993 года по МПК C04B38/06 

СО

с

j Изобретение относится к области меха- ни неской обработки и может быть использо- ва ю при обработке прецизионных деталей на металлорежущих станках в качествеэле- мента вакуумной планшайбы, обладающей заданным распределением пористости по сечению.

Целью изобретения является получение материала с заданной структурой пористоCTl|.

j Указанная цель достигается следую щи- ми параметрами: процентным соотношением трех составляющих компонентов (порошка стекла, гранул парафина, водного раствора поливинилового спирта), усилием прессования, температурой обжига и временем выдержки. А также легкодоступными коь шонентами и несложной технологией изГОТ5ВЛ6НИЯ.

Существенными отличиями предлагаемого способа от известного является следующее: при перенесении общего принципа изготовления пористых веществ методом выжигания наполнителя, в качестве наполнителя используются пластичные гранулы парафина, что позволяет регулировать не только структуру пористости, но и за счет изменения процентного состава наполнителя и изменения усилия прессования шихты, изменять форму сечения пор - от сферооб- разной до чечевицеобразной.

Указанная совокупность существенных признаков является новой по отношению к цели изобретения и проявляет новое свойство, заключающееся в том, что в результате мы имеем дело с веществом, обладающим иными свойствами, чем аналогичное вещество, полученное любыми другими способами.

00

о со со ю

00

Особенно важна для вакуумных планшайб форма сечения пор. При работе неизбежно засорение пор и если мы имеем дело со сферообразными порами, то незначительное их засорение приводит к резкому падению воздухопроницаемости, Чечеви- цеобразные в сечении поры имеют свойство накапливать инородные частицы без резкого, падения воздухопроницаемости и обеспечить более стабильную работу вакуумных планшайб.

Способ осуществляют следующим образом.

Оконное стекло размалывают в тонкий порошок, который затем просеивают на сите 0,05. Полученный порошок смешивают с гранулами парафина, просеянными через сито с ячейкой размером 0,5. Полученную смесь пластифицируют 4% водным раствором поливинилового спирта (ПВС) - 40 г сухого ПВС на 1 л дистиллированной воды. Тщательно все перемешивают. Затем пластифицированную смесь прессуют под давлением 400-450 кг/см2 и помещают в разогретую до Т-200°С печь и сразу переключают температуру нагрева в печи на 620°С. По достижении в рабочей камере печи температуры Т 620°С образцы выдерживают в течение 45-50 минут, затем печь выключают и оставляют образцы в закрытой печи на 3-4 часа, затем извлекают на воздух.

П р и м е р 1. Оконное стекло размалывали в тонкий порошок до остатка на сите 0,05-8%. Парафин дробили в. порошок до . остатка на сите 0,5-8%. Полученные порошки стекла и парафина тщательно перемешивали и пластифицировали 4%-м водным раствором поливинилового спирта (ПВС) в следующем весовом отношении:

оконное стекло 73%

парафин22%

ПВС5%

Полученную смесь прессовали в пресс- форме при усилии прессования 420 кг/см2. Отпрессованные образцы помещали в печь, предварительно разогретую до Т 200°С, после чего сразу переключали температуру нагрева в печи на 620°С. По достижении в рабочей камере печи температуры Т 620°С, образцы выдерживали в течение 45 минут, затем печь выключали и оставляли образцы в закрытой печи на 4 часа, затем извлекали на воздух.

Извлеченные из печи образцы имели цилиндрическую фирму диаметром 25 мм, толщина составляла 4 мм. Образцы подвергались шлифованию с обеих сторон до толщины .3 мм, после чего испытывались на сопротивление воздушному потоку.

Испытания проходили следующим образом. На пути струи воздуха с давлением 0,65 атм устанавливали.образец и замеряя давление струи воздуха после образца в

изолированном трубопроводе, определяли степень сопротивления воздушному потоку. Так, образцы, сошлифованные до толщины 3 мм имели степень сопротивления, т.е. разность давлений до и после образца, - 0,45

0 атм, образца, сошлифованные до толщины

2 мм - 0,3 атм, при толщине 1 мм -0,16 атм. П р и м.е р 2. Весовое процентное соотношение шихты: оконное стекло - 71 %, парафин - 24%, ПВС - 5,0. Способ

5 приготовления пористого стекла тот же, что и вышеописанный. При толщине образца 3 мм степень сопротивления воздушному потоку составила 0,4 атм.

Приме р 3. Весовое процентное соот0 ношение шихты: оконное стекло - 74%, парафин - 21, 4% водный раствор ПВС - 6. Способ приготовления пористого стекла тот же, что и в Примере 1. При толщине образца

3 Мм степень сопротивления воздушному

5 потоку составила 0,46 атм.

Образцы, полученные по примерам №1, №2 и fsk3, обеспечивали необходимое усилие закрепления детали на вакуумной планшайбе, но при наработке на отказ более

0 надежными себя зарекомендовали образцы по примерам №.1 и №3, так как они были прочнее и выдерживали более широкий диапазон усилий закрепления деталей на ва- куумной планшайбе без изменения

5 плоскостности последней.

Дальнейшее увеличение процентного содержания парафина и, соответственно, уменьшения стекла в составе шихты (относительно состава, приведенного в примере

0 №2) приводит к снижению прочности образца, что отрицательно сказывается на его эксплуатации. При весовом процентном соотношении компонентов в составе шихты, равном: стекло - 65%, парафин - 30%, ПВС

5 - 5%, степень сопротивления воздушному потоку была равна 0,1 атм, однако прочность образцов была настолько мала, что при шлифовке нарушилась плоскостность и они были неработоспособны.

0 При повышении прочности образцов за счетувеличения весового процентного соотношения стекла в составе шихты происходит увеличение потерь при прохождении воздуха. Так, при весовом составе шихты

5 стекло - 75%, парафин - 20%, ПВС - 5% - степень сопротивления воздушному потоку составила 0,5 атм (способ изготовления такой же, как в примере №1). При эксплуатации полученных из данной шихты образцов не обеспечивалась равномерность разряжений вакуумной планшайбы и, как следствие. - неудовлетворительное закрепление деталей.

Отсюда оптимальность состава шихты, приведенного в примерах и №3, который обеспечивает требуемое сочетание прочности и воздухопроницаемости.

Относительно существенности признаков, касающихся зернистости порошков стекла и парафина.

Зернистость стекла выбирается из следующих соображений. Допускается только спекание частиц стекла, но не оплавление их, так как в этом случае произойдет нарушение пористой структуры. Исходя из этого, спекание крупных частиц приведет к уменьшению прочности образцов, с другой стороны, спекание слишком мелких частиц приведет к уменьшению пористости за счет исчезновения микропор, так как сведутся к минимуму пустоты между частицами, в которых может разместиться ПВС. Эксперимен- тфльным путем, испрльзуя при ситовом контроле стандартные сита, было получено необходимое условие для зернистости стекли: оконное стекло следует размалывать в тонкий порошок до остатка на сите 0,05-8- 10%.

Зернистость гранул парафина выбирается следующим образом. Слишком крупные поры не обеспечат равномерного разряжения вакуумной планшайбы, к тому же приведут к уменьшению прочности образцов. Слишком мелкие поры приведут к значительным потерям при прохождении воздушного потока. Так как размер пор зависит от зернистости гранул парафина, то.

используя стандартные сита, экспериментальным путем получено необходимое условие для зернистости парафина: парафин следует дробить в порошок до остатка на сите 0,05-8-10%.

Формула изобретения

Способ получения пористого стекла путем подготовки и смешивания порошка стекла с добавками, прессования, последующего обжига и охлаждения смеси, о т л ичающийся тем, что, с целью получения материала с заданной структурой пористости, в качестве исходного стекла используют оконное стекло, порообразователя - парафин, пластификатора -А%-ный водный

раствор поливинилового спирта при следующем соотношении компонентов, мас.%: оконное стекло 73-74 парафин21-22 4%-ный водный

раствор поливинилового спирта 5-6 причем парафин предварительно размалывают в порошок до остатка на сите 0,5-8-10%, прессование осуществляют с

усилием 400-450 кг/см2 в течение 3-4 с, обжиг ведут при температуре 620°С в течение 45-50 мин, а охлаждение инерционное в течение 3-4 ч.