W dotychczasowych rozwiązaniach wielowarstwowe formy ceramiczne stosowane w metodzie wytapianych modeli wytwarzano wykorzystując krzemianu etylu jako spoiwo. Z uwagi na ochronę środowiska zostały zmienione przepisy dotyczące możliwości stosowania materiałów z alkoholowym rozcieńczalnikiem. W technologii wytapianych modeli spoiwo alkoholowe (krzemian etylu) jest sukcesywnie zastępowane krzemionką koloidalną z wodnym „rozcieńczalnikiem”.
Rozprawa doktorska dotyczy badań nad kształtowaniem właściwości i wytrzymałości form ceramicznych z zastosowaniem spoiw nowej generacji (wodnych). W pracy dokonano oceny wpływu składu mieszanek ceramicznych (mas) na ich właściwości reologiczne (lepkość kinematyczna i dynamiczna, zwilżalność modeli woskowych, itp.). Bardzo słabo poznanym elementem technologii wytapianych modeli jest szybkość wysychania i umacniania się kolejnych warstw, dlatego też określono czy udział wprowadzonej do ciekłej mieszanki ceramicznej (CMC) fazy stałej wpływa w jakimś stopniu na czas wysychania poszczególno naniesionych warstw formy. Za pomocą nowej metodyki pomiarowej, oceniono wpływ ilości fazy stałej i wielkości ziarna osnowy na przepuszczalność form ceramicznych. Dokonano oceny wytrzymałości form ceramicznych w stanie wilgotnym i po wyżarzeniu w wysokiej temperaturze w zakresie od 400 – 1100C. W pracy zastosowano zupełnie nowe metody pomiarowe dzięki którym można było przeprowadzić pomiary: przepuszczalności, wytrzymałości, wysychania oraz kinetyki utwardzania (metoda ultradźwiękowa) form ceramicznych. W celu weryfikacji uzyskanych wyników wykonano próby technologiczne odlewów małogabarytowych co dało możliwość oceny wytrzymałości skorup ceramicznych.
DEVELOPING THE PROPERTIES OF CERAMIC MOULDS WITH COLOIDAL BINDERS USED IN THE INVESTMENT PATTERN TECHNOLOGY
Previously, multi-layer ceramic moulds used in the investment pattern method were produced using ethyl silicate as the binder. For environmental reasons, regulations have been changed to restrict the use of materials with an alcohol thinner. In the investment pattern technology, the alcohol binder (ethyl silicate) is gradually replaced by coloidal silica with a water “thinner”.
This Ph.D. thesis describes research on developing the properties and the strength of ceramic moulds making use of a new generation of binders (water-based). The study assesses the impact of the composition of ceramic mixes (sands) on their rheological properties (kinematic and dynamic viscosity, wettability of wax patterns etc.). The rate at which subsequent layers dry and strengthen is very poorly identified in the investment pattern technology, so it was determined whether the proportion of the solid phase added to the liquid ceramic mix influences the drying time of individually applied layers of the mould to any extent. A new measurement methodology was used to assess the impact of the solid phase quantity and the size of matrix grains on the permeability of ceramic moulds. The strength of ceramic moulds was assessed when they were moist and after annealing them at a high temperature, ranging from 400C to 1,100C. Completely new measurement methods have been applied in the study to help measure the following properties: permeability, strength, drying and hardening kinetics (the ultrasound method) of ceramic moulds. To verify the results obtained, technological tests of small-sized castings were conducted, allowing the strength of ceramic moulds to be assessed.
