Z PRAXE
J . S e d l á č e k – V. V i nt e r – B . L á n í k – L . To m e k Ko nt r o l a a t e s to v á n í ke r a m i c k ý c h j a d e r
Kontrola a testování keramických jader
Ing. Jiří Sedláček L A N I K , s . r. o ., Boskovice
Ing. Václav Vinter L A N I K , s . r. o ., Boskovice
Ing. Boris Láník
C. Výstupní kontrola (zaměřená na rozměry, tvar, povrch, výskyt trhlin) D. Specifické vlastnosti jader
a d90 – je porovnáván s atestem suroviny, který je získán od dodavatele daných surovin.
A . KO N T R O L A VST U PN Í C H S U R OV I N
C h e m i c ká a n a l ý z a
G ra n u l o m e t r i e s u r ov i n Vstupní suroviny vymezují základní vlastnosti budoucích jader. Jejich kontrola spočívá ve sledování granulometrických křivek a chemického složení (zejména hlavních keramických složek SiO2, Al2O3, ZrO2 a také jejich příměsí Na2O, K 2O, MgO, TiO2 a jiné). Granulometrické stanovení (obr. 1) se provádí na laserovém difrakčním analyzátoru HORIBA LA – 300. Měření je provedeno na tzv. mokré cestě, kde nosným médiem je destilovaná voda. Z protokolu měření lze posoudit velikost částic pro jednotlivá procentuální zastoupení a ve formě grafu i součtovou křivku a četnosti jednotlivých velikostí zrn. Tento parametr – zejména d10, d50
L A N I K , s . r. o ., Boskovice
M i n e ra l o g i e s u r ov i n
Ing. Ladislav Tomek L A N I K , s . r. o ., Boskovice
Tab. I. Příklad protokolu chemické analýzy silikátových složek keramické suroviny pro výrobu jader metodou ICP-OES Parametr ztráta sušením (105 °C)
jednotka
č. vzorku B9570
%
0,04
Ú vo d
stříbro
mg/kg suš.
10,0
bizmut
mg/kg suš.
1,49
Keramická jádra tvoří důležitou součást slévárenské technologie lití na vytavitelný model. Na jejich kvalitě závisí konečná kvalita odlitků. Sledování a kontrola kvalitativních parametrů a technologických vlastností jader je důležitou součástí jejich výroby. Kontrolní mechanizmy lze rozdělit do následujících skupin: A. Kontrola vstupních surovin B. Mezioperační kontrola
železo
mg/kg suš.
383
olovo
mg/kg suš.
7,78
SiO2
% suš.
83,1
Al2O3
% suš.
1,83
Fe2O3
% suš.
0,056
TiO2
% suš.
0,049
CaO
% suš.
0,038
MgO
% suš.
0,072
K 2O
% suš.
0,038
Na2O
% suš.
0,007
ZrO2
% suš.
11,6
Tab. II. Příklad protokolu mineralogické analýzy silikátových složek keramické suroviny pro výrobu jader metodou RTG difrakce [hm. %] (č. šarže (č. šarže 615-2016/151-014) 615-2016/110-003) KE 3625 KE 3626
Vzorek
Chemické analýzy surovin jsou zajišťovány u externích akreditovaných laboratoří v blízkém okolí. Jsou stanovovány základní oxidy silikátové žárovzdorné keramiky a vytipované oxidy, jejichž obsah je případně předmětem zájmu uživatele jader. Je kladen důraz i na stanovení stopových prvků v jádrech (Pb, Ag, Fe, Bi a jiné) dle požadavku zákazníka s cílem předejít případným reakcím/ /fúzím mezi jádrem a odlitkem kovu. Chemická analýza (tab. I) je prováděna u každé přijaté keramické suroviny pro výrobu jader a protokol s výsledky je vždy srovnáván s atestem, případně doporučením z technického listu dodavatele surovin. Jako sledovaná jednotka pro danou analýzu je vždy považována jedna šarže suroviny. Hmotnostně se jedná o 1000 kg.
Mineralogické rozbory popisující fázové složení keramiky jader (tab. II) jsou rovněž zajišťovány u akreditovaných externích organizací. Nejčastěji je výsledkem stanovení množství mullitu, křemenného skla, amorfní fáze, cristobalitu a jiných minerálů dle chemického složení daného jádra. Ko n t r o l a vo s k ů Skupina vosků používaných při výrobě voskokeramické směsi je nositelem tzv. zelené pevnosti – to znamená, že jde o pojivo keramických jader za syrova po odstříknutí do kovové formy. Kontrola vosků je prováděna srovnáním parametrů v technickém listu a přijatém atestu pro danou šarži vosku (tab. III). Například jde o viskozitu vosku při 80 °C, bod tuhnutí a měknutí a také stanovení hloubky penetrace jehlou.
Tab. III. Příklad certifikátu kvality suroviny od dodavatele, který je doručen s každou šarží materiálu – vosků Název produktu
keramický vosk
č. šarže
18441
zkouška
metoda
ZrSiO4
–
16,6
3Al2O3 · 2SiO2
51,3
–
cristobalit
SiO2
15,2
20,2
bod tuhnutí [°C]
ASTM D 938
52–55
54,5
křemen
SiO2
3,5
1,5
bod měknutí [°C]
ASTM D 36
52–55
55
Al2O3
–
3,4
viskozita při 80 °C [cP]
ASTM D 6267
2,4–8
6
–
30,0
58,2
penetrační zkouška při 25 °C [dmm] ASTM D 1321
4–14
7
zirkonsilikát mulit
oxid hlinitý amorfní fáze
156
S l é vá re ns t v í . L X V . k v ě te n – č e r v e n 2017 . 5 – 6
rozsah výsledek tolerance