Drying and hardening of ceramic moulds applied in the investment casting technology - investigations of the process kinetics

Abstract

Ceramic moulds applied in the investment casting technology are multilayer structures, built in an alternating process of depositing and drying of successive layers. Each individual layer is formed from a fluid (liquid) ceramic moulding sand and a grain matrix. In the current, environmentally technology fluid ceramic sands based on ethyl silicate are being substituted by ceramic sands containing colloidal silica as a binder. The ability and rates of drying and hardening of these new colloidal (water) ceramic moulding sands are quite different than of the ones which have a binder dissolved in alcohol. The kinetics of the process based on new binders is not well known. The technological principle requires that the successive layer deposition is done only when the one deposited previously is already sufficiently dry. Investigations of the possibility of application of some methods including: ultrasound, resistance and weigh method are presented in the paper. Advantages and disadvantages of each method are indicated as well as the assessment of their practical suitability is perfomed.

Formy ceramiczne stosowane w technologii wytapianych modeli są konstrukcjami wielowarstwowymi, tworzonymi w przemiennym procesie nanoszenia i suszenia kolejnych warstw. Każda pojedyncza warstwa formy tworzona jest z ciekłej masy ceramicznej i osnowy ziarnowej. W aktualnej, proekologicznej technologii zastępuje się ciekłe masy ceramiczne oparte na krzemianie etylu masami ceramicznymi zawierającymi krzemionkę koloidalną jako spoiwo. Zdolność i szybkość wysychania i utwardzania nowych, koloidalnych (wodnych) mas ceramicznych jest zdecydowanie inna od mas ze spoiwem rozpuszczanym w alkoholu. Kinetyka procesu opartego na nowych spoiwach jest stosunkowo słabo poznana. Zasadą technologiczną jest, aby kolejną warstwę nanosić dopiero wtedy, gdy wcześniej naniesiona wyschła w dostatecznym stopniu. W pracy prezentowane są badania nad możliwością zastosowania kilku metod w tym: metody ultradźwiękowej, opornościowej i wagowej. Wykazano zalety i wady każdej z nich jak również dokonano oceny ich praktycznej przydatności.