Пермские ученые представили технологию повышения качества сложных деталей

Технологию, позволяющую избежать возникновения неровностей на литых деталях сложной формы, разработали химики Пермского национального исследовательского политехнического университета, 4 июля сообщает портал «Научная Россия» со ссылкой на пресс-службу Пермского Политеха.

Ученые представили результаты исследования новой технологии в статье «Повышение качества литейных форм за счет улучшения смачиваемости восковых моделей керамической суспензией на водной основе», опубликованной в журнале «Стекло и керамика» (2022).

Руководитель проекта, доцент кафедры химических технологий Пермского Политеха, кандидат химических наук Николай Углев поясняет: «Для создания металлической детали сложной формы сначала создают ее точную копию из специальной восковой композиции. Воск заливают под давлением в разборную пресс-форму. Чтобы он не прилипал к поверхности металла, композицию предварительно покрывают разделительной смазкой с водоотталкивающими свойствами. Затем модель достают из пресс-формы и обрабатывают этиловым спиртом».

Далее воск покрывают 10–12 слоями керамической суспензии, периодически ее просушивая, и прокаливают полученную оболочку. Очень важно, чтобы при первом погружении восковой модели в керамическую суспензию она ровно покрыла лицевой слой восковой формы, однако обеспечить это при использовании традиционной технологии трудно, что приводит к появлению дефектов на поверхности изделий.

Для улучшения качества лицевого слоя формы восковую поверхность смачивают поверхностно-активными веществами (ПАВ). В настоящее время для смачивания часто применяются экологичные и практически нейтральные водно-коллоидные составы. Но они не всегда могут достаточно качественно смочить воск, что приводит к дефектам лицевого слоя керамической формы и браку изделий.

Используя научное оборудование Центра наукоемких химических технологий и физико-химических исследований Пермского Политеха, ученые провели серию экспериментов и выяснили, что смачивать воск мешает оставшийся на форме слой разделительной смазки.

Так как поверхность восковой модели гидрофобна, а дисперсионной средой керамической суспензии является вода, то повышение смачиваемости может быть получено не только за счет введения в состав суспензии ПАВ-смачивателей, но и за счет активации поверхности модели химическими или физическими методами.

Чтобы повысить смачиваемость, ученые использовали несколько методик и остановили свой выбор на озонировании. «Его дополнительный эффект превзошел результаты, которые дают стандартные методы», — сообщил Углев.

Кроме того, химики экспериментально установили, что добавление в парафин высокомолекулярного вещества — алкилбензолсульфокислоты, повышает качество отливаемых деталей.

Технология, аналогов которой нет в мире, перспективна для внедрения на предприятиях металлургической промышленности и машиностроения, считают разработчики, особенно при замене материала восковых моделей, которая приводит к сбою в изготовлении керамических форм.