Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Materiały lotnicze o zaawansowanej strukturze (monokryształ, kierunkowa krystalizacja) ZB 11 Materiały lotnicze o zaawansowanej strukturze (monokryształ,

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Materiały lotnicze o zaawansowanej strukturze (monokryształ, kierunkowa krystalizacja) ZB 11 Materiały lotnicze o zaawansowanej strukturze (monokryształ,"— Zapis prezentacji:

1 Materiały lotnicze o zaawansowanej strukturze (monokryształ, kierunkowa krystalizacja) ZB 11 Materiały lotnicze o zaawansowanej strukturze (monokryształ, kierunkowa krystalizacja) Partnerzy: Politechnika Śląska – prof. Jan Cwajna Politechnika Warszawska – prof. Krzysztof J. Kurzydłowski Politechnika Rzeszowska – dr hab. inż. Krzysztof Kubiak Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego

2 Wytworzenie rdzeni ceramicznych przeznaczonych do rdzeniowanych monokrystalicznych odlewów ze stopów niklu. Analiza wpływu składu surowcowego oraz udziału masowego plastyfikatorów na właściwości fizyczne i mechaniczne wytworzonych rdzeni. Badania wytworzonych rdzeni ceramicznych. Materiały na rdzenie: -topiona krzemionka SiO 2 – średnia średnica ziarna – 120 µm (120 mesh), -krzemian cyrkonu – ZrSiO 4 – średnia średnica ziarna – 48 µm (300 mesh), - tlenek aluminium Al 2 O 3 – średnia średnica ziarna – 44µm (325 mesh), - szkło kwarcowe – skład chemiczny: SiO 2 – 99,9% - szkło boro-krzemianowe: SiO 2 – 71,8%, B 2 O 3 – 10,5%, Al 2 O 3 – 6%, BaO – 2,8%, CaO – 0,8%, MgO – 0,2%, Na 2 O – 6,7%, K 2 O – 1,1%, Fe 2 O 3 – 0,03%, TiO 2 - śladowe Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego

3 - wosk naturalny - Blayson - B0210, - wosk naturalny - Blayson - B0220, - parafina R56 - gęstość – 0,96 g/cm 3, - wosk pszczeli - gęstość – 0,90 g/cm 3, - wosk termoplastyczny - DEUREX MA7080 (mikronizowany), - wosk termoplastyczny - DEUREX MA7150 (mikronizowany), - wosk termoplastyczny - DEUREX A73 (granulowany). Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego

4 Skład materiału 1-s na rdzenie ceramiczne Szkło kwarcowe - Szkło borowe - łącznie 84,5% mas. Parafina R56 -15,3% mas. Wosk pszczeli -0,2% mas. Skład materiału 1 na rdzenie ceramiczne SiO 2 (120 mesh), SiO 2 (mielony) - łącznie 75,73% mas. ZrSiO 4 (300 mesh) Al 2 O 3 (325 mesh) Parafina R56 – 24,12% mas. Wosk pszczeli – 0,15% mas. Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego

5 Skład materiału 2 na rdzenie ceramiczne SiO 2 (120 mesh) SiO 2 (mielony) ZrSiO 4 (300 mesh)- łącznie 80,84% mas. Al 2 O 3 (325 mesh) Parafina R56 – 19,43% mas. Wosk pszczeli – 0,13% mas Skład materiału 3 na rdzenie ceramiczne SiO 2 (120 mesh) SiO 2 (mielony) ZrSiO 4 (300 mesh)- łącznie 82,34% Al 2 O 3 (325 mesh) Parafina R56 – 17,55% mas. Wosk pszczeli – 0,11% mas Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego

6 Skład materiału 4 na rdzenie ceramiczne SiO 2 (120 mesh) SiO 2 (mielony) – łącznie 83,26 % mas. ZrSiO 4 (300 mesh) Al 2 O 3 (325 mesh) Parafina R56 – 0,637 kg16,57% mas. Wosk pszczeli – 0,004 kg 0,15% mas. Wytwarzanie rdzeni ceramicznych: -mielenie szkła kwarcowego i borowego- uzyskano uziarnienie, w którym pozostałość na sicie o boku oczka 0,063 mm nie przekraczała 16% masowych, -wsypanie odważonej parafiny i wosku do konwektora, -podgrzewanie do temperatury topnienia, - wsypanie szkła boro-krzemianowego i mieszanie w temperaturze termoplastyfikatorów wraz ze szkłem do ujednorodnienia, - wtryskiwanie masy do formy (uzyskano 30 rdzeni), - spiekanie w temperaturze 1060°C. Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego

7 Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego Rdzeń w stanie surowymRdzeń w skrzyni do spiekania Właściwości rdzeni z materiału 1s: Nasiąkliwość wodą [%] - 22,20 ( ) Gęstość pozorna [g/cm 3 ] - 1,54(1,8 – 1,9) Porowatość otwarta [%] -31,14(27 – 29) Wytrzymałość na zginanie [MPa] – 6,93

8 Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego Linie pierwiastkowe Udział masowy %Udział atomowy % O K Na K Al K Si K Total Rdzeń 1s

9 Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego Z materiału o składzie chemicznym 1, 2 i 3 wykonano po ok. 40 rdzeni ceramicznych. Wypalano je w temperaturze °C. Debinding prowadzono w piecu (zakupionym w ramach zadania). Wykonano obserwacje metodą SEM oraz analizy składu chemicznego. Skład Nasiąkliwość wodą [%] Gęstość pozorna [g/cm 3 ] Porowatość otwarta [%] Wytrzymałość na zginanie [MPa] Skurcz spiekania [%] I 23,411,5235,706,542,30 II 20,071,6032,058,521,63 III 19,851,6132,025,730,67

10 Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego Wnioski 1.Dobrano wstępne składy surowców ceramicznych. 2. Przebadano i dobrano odpowiedni skład parafiny i wosku jako spoiwa organicznego. 3. Opracowano proces odprowadzania spoiwa (debindowania) oraz wypalania rdzeni ceramicznych wykonanych metodą wtrysku niskociśnieniowego. 4.Uzyskano rdzenie o mikronowych rozmiarach porów oraz jednorodnej mikrostrukturze, małym skurczu spiekania (1,64% w 1350°C dla składu nr IV) oraz bez deformacji oraz uszkodzeń. 5. Wytworzono rdzenie ceramiczne metodą wtrysku niskociśnieniowego. 6. Wytworzone próbki metodą prasowania termoplastycznego z wykorzystaniem wosków firmy Blayson posiadają dobre właściwości fizyczne, małe deformacje po prasowaniu oraz nie posiadają wad powierzchniowych.

11 Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego Plan dalszych badań 1.Zaprojektowanie i wykonanie formy do wtrysku niskociśnieniowego na rdzenie ceramiczne o kształcie zapewniającym stabilne mocowanie w formie ceramicznej (belka poprzeczna o podstawie kwadratu). 2. Zastosowanie do wytwarzania rdzeni metodą wtrysku niskociśnieniowego składu o zwiększonym udziale masowym składników ogniotrwałych tj. tlenku glinu oraz krzemianu cyrkonu. 3. Zaprojektowanie i wykonanie formy do wtrysku wysokociśnieniowego na rdzenie ceramiczne o kształcie pozwalającym na zbadanie struktury stopu w zależności od odległości od krawędzi oraz płaszczyzny rdzenia. 4. Zastosowanie do wykonywania rdzeni nowego rodzaju wosków termoplastycznych.

12 Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego Opracowanie metodyki wytwarzania rdzeniowanych elementów i modeli woskowych. Wykonanie rdzeniowanych modeli woskowych Wykonanie modelu wzorcowego Model 3D-CAD rdzenia Model 3D-CAD wzorca do wykonania formy silikonowej

13 Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego Sposób umieszczenia rdzenia w modelu woskowym Modele wzorcowe wykonane metodą SLA

14 Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego Wykonanie form i matryc silikonowych Modele wzorcowe w pojemnikach Rozcięta forma z usuniętym modelem wzorcowym

15 Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego Forma silikonowa z rdzeniem ceramicznym

16 Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego Zalewanie formy ciekłym woskiem

17 Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego Modele woskowe z rdzeniem ceramicznym Rdzeniowany woskowy zestaw modelowy

18 Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego Wykonanie form ceramicznych Materiały: tlenek aluminium, mulit, spoiwo - Ludox AM-30. Nałożono 12 warstw: 1-sza i 2-ga - tlenek aluminium #80, pozostałe 10 warstw wykonano z mulitu. Suszenie - 48 h w temperaturze 22 o C i wilgotności 43%. Usunięcie wosku w autoklawie pod ciśnieniem 6 bar i temperaturze około 170 o C. Wyżarzanie w temperaturze 760 o C przez 2 h.

19 Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego Wykonanie rdzeniowanych odlewów monokrystalicznych Zalanie formy ciekłym stopem CSMX-4. Operację wykonano w piecu ALD w próżni Tr w temperaturze 1520°C. Formy wyciągano z obszaru grzejnego pieca z prędkością 3mm/min. Wystudzoną formę poddano operacji usunięcia masy ceramicznej i czyszczenia odlewu.

20 Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego Plany na III i IV kwartał Usunięcie rdzeni z odlewów – trawienie. 2.Ocena geometrii, mikrostruktury, orientacji odlewów. 3.Projekt form metalowych do wtryskiwania wosku z rdzeniami.

21 Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego Dziękuję za uwagę


Pobierz ppt "Materiały lotnicze o zaawansowanej strukturze (monokryształ, kierunkowa krystalizacja) ZB 11 Materiały lotnicze o zaawansowanej strukturze (monokryształ,"

Podobne prezentacje


Reklamy Google