СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
192
4.1. Углеродные формовочные материалы,
их виды и свойства
Среди углеродных материалов, которые можно использовать для
изготовления литейных форм можно выделить следующие. Это искусственные
графиты, которые изготавливают в виде блоков и обрабатывают механическими
способами. Они пригодны для изготовления кокилей и кристаллизаторов. К
зернистым и волокнистым углеродным материалам можно отнести порошки кокса
и графита, синтетические волокна и ткани. Из них литейные формы обычно
изготавливают уплотнением и также используют в виде суспензий.
Для изготовления искусственного графита используют природный графит,
нефтяной, пековый и каменноугольный коксы, а также антрацит и сажу.
Каменноугольные смола и пек в данном случае являются связующим. Сначала
сухая часть графита измельчается и просеивается. В таком виде ее порциями вводят
в жидкую составляющую и смешивают в обогреваемых смесителях до получения
однородной пастообразной массы. Далее пасту штампуют в глухих матрицах и
заготовки обжигают в течение нескольких суток при 1200 °С под слоем
углеродистой засыпки, а затем графитизируют нагревом при 2300…2700 °С
несколько суток.
Для получения рекристаллизованного графита искусственный графит
подвергают термомеханической обработке при давлении 100 МПа и
температуре 2600 °С, при этом плотность графита повышается до 2200 кг/м
3
.
Пиролитический углерод имеет слоистое строение и поэтому ему характерна
высокая анизотропность свойств. Коэффициент температурного расширения
перпендикулярно к слою в десятки раз больше, чем параллельно слою. Этот
материал изготавливают термическим разложением метана, бензола и других
углеводородов на нагретых до 1000…1900 °С поверхностях (подложках).
Пиролитический углерод можно использовать в виде теплоизолирующего
покрытия прессованного графита.
Графитированные волокна и ткани получают карбонизацией с последующей
графитизацией при 2700 °С тканей на основе волокон из искусственных полимеров.
Они имеют довольно высокую прочность, низкий коэффициент теплового
расширения и хорошую теплопроводность вдоль волокна, что обеспечивает их
высокую термостойкость.
Среди всего разнообразия углеродных материалов можно выделить
углеродистое стекло, которое с обычным стеклом имеет некоторые общие качества
(скрытокристаллическая структура и полная газонепроницаемость). Также оно
непроницаемо для расплавленных металлов и устойчиво при температурах горения
обычного углерода. Изделия из этого стекла прессуют из особо приготавливаемых
смесей с последующей их карбонизацией (обжигом) в вакууме со скоростью
нагрева 3…5 °С/ч при температурах до 3000 °С.
