Пивинский Ю.Е., Ромашин А.Г. - Кварцевая керамика (1049256), страница 20
Текст из файла (страница 20)
49. Номограмма для оорецелсмая предела техулеств суояаязвй, яеобходвмого для вх полной сеаммеятацясмяой устойаваоста е заявсммосгв от маясвмальвого размера частвц в зффвхтавяой ялотвоств твердой Фазы [змвоягховаяа область суслсмзвй хоарцмюГО стехла1 зий, удобно определять при помощи номограммы (рнс. 49), из которой следует, что даже в случае содержания зерен ~размером 3 мм для достижения полной устойчивости суспензий требуются незначительные значения Рй,.
111 Однако, суспензия кварцевого стекла с плотностью вплоть до 1,90 — 1,93 г/смз при содержании в них определенного количества крупной фракции, как правило, проявляют некоторую осалйдаемость. Обусловлено это отсутствием в пнх достаточного предела текучести и ньютоновским или дилатантным характером течения. При еще большем увеличении плотности суспензкй (до 1,94 г/смз и выше) оки становятся полностью седиментационно устойчивыми даже п(ри содержании 20 — 30% фракции, большей 0,5 мм. При этом, видимо, вследствие концентрационного структурообразования появляются те незначительные (поряпка 1 — З,дин ом 8) значения Рй„которые достато йны для полной устойчивости системы.
Межлу тем, наличие столь незначнтельных величин предела текучести не могло быть экспериментально подтверждено, так как нахопилось в пределах точности измерения применяемого прибора 1721. С уменьшением максимального размера частиц, а также их количества и особенно увеличением количества мелкой фракции уменьшается нижний предел плотности суопензий, при которой начинает проявляться ОСаждаоМОСтЬ.
НацфИМЕр, Суенвиэня С рс=1,9! Г/СМ8 И содержащая 32% частиц до 5 мкм, 9% 50 — 315 мкм оказалась полностью седиментационно устойчивой при литье крупногабаритных отливок, в то время как суспензия с такой же плотностью, но с более крупным зерновым составом (ло 5 мкм — 25%, 50+ 400 — 19%), существенно расслаивалась.
При уменьшении максимального размера частиц до 50 — 100 мкм при содержании частиц ло 5 мкм 30 — 4000) суспензии могут быть устойчивыми при уменьшении их плотности вплоть до 1,83 — 1,88 г/смз, Полная седиментационная устойчивость суспензий может достигаться посредством частичной их коагуляцки, например добавкой кислоты. При этом суспензии проявляют тнксотропное течение и достаточную для достижения устойчивости величину Ра,.
В то же время незначительная коагуляция (до рН=З вЂ”:4) не приводит ' к существенному ~понижению плотности отливки. Лля повышения седиментационной устойчивости суспензий были опробованы добавки аэросила [72, 75!. Аэросил, представляя собой коллоидно,лксперсный (с размером частиц 0,01 мкм) синтетический кремнезем, используется, как известно 1125, 1451, в качестве добав- ки к различным суспензиям с целью предотвращения или уменьшения их осаждения.
На рис. 50 показаны кривые (накопления осадка для сурпензий кварцевого стекла с различной плотностью как с добавкой (0,6%) (50' Рис. 80, Кривые иакоплеиил осадка длк суспсизий квардевао стекла с добавкой (й,бб) азраила и без иее дли раалиаиой пх ллотпооев: 1 — 1,88 г(оиа (без добавке); 8— 1,88 г)ои' (с добаокой); 8— ')лй г(сиз (бса добавки); С— 1.8т г/оыа (к добаысой) 50 00 4П 80 ПП Т, "Ч аэросила, так и без нее. При этом суспепзии без добавок аэросила принимались несколько более плотными. Несмотря на это, добавка аэросила приводит к резкому замедлению осаждаемостк, а при плотности, большей 1,92 г/смз, суспензии ста~новятся полностью садиментацконно устойчивыми. Влияние добавки аэросила обусловлено, видимо, тем, что лаже незначительное (0,6%) его содержание ввиду высокой дисперсности примерно в 2 — 2,5 раза увеличивает удельную поввршность тверлой фазы, Последнее приводит к затруднению передвижения относительно крупных частиц кварцевого стекла л, возможно, возникновению тех предельно низких значений напряжения сдвига, которые достаточны для устойчивости суспензий, Набор массы и скорость литья Методика определения Скорость набора массы является одним из основных параметров, характеризующих как качество суспензия, так н процесс литья, Ею определяется прололжительность формования отливок, В отличие от известных методов опрелеления скорости литья (метод гипсовых стержней, метод тигельков 11! 21, метод Барты 1146, !47!) применительно к продолжительному литью кварцевой керамики более трриемлемой представляется методика, предложенная в работе 171).
1!3 РП Зп П,п 050 й 10 Ъ м п,гв г; мим (44) 115 Скорость литья по этому методу определяется на одном из двух устройств, показанных на рис. 51. Устройство с двумя полуформами (а) ц~елесообразно использовать в случае исследования литья без существенного расслоения твердой фазы; с одной формой (б) — как Рис.
бп Схемы устройства для спредслеявв характери- стик шлпперисго латья: а — длп латья с лертваальмым апбором массы; б — то же, с гарвэовщльным; 1 — гипсовые фермы; й — про- кпадка; Р— шшость формы; 4 горловина формы; б— пластилин; 6-стеалиниый цвлввдр с двныщями с расслоением, так и без мего. С помощью этих устройств возможно также определить коэффициент усадки суспензин при наборе, массы, плотность отливки, седиментационную устойчивость суспензий, Для проведения определений исследуемая суспензия заливается в собранные формы до верхнего уровня прибыли, соответствующего нулевой отметке. В ~процессе набора массы, сопровождающегося понижением уровня суспензии в прибыли, по мерному цилн~нд~ру фиксируется ее расход ЛУ в зависимости от продолжительности 1процесса до окончания литья образцов.
Обработка полученных данных и последовательность операций для определения различных характеристик осуществляется, как приведено ниже. Первоначально строится кривая кинетики уменьшения объема суапензии при литье (Л)г — т), как показано на рис. 52, при литье образца с толщиной 9,мм. По этой кривой производится расчет толщины слоя массы, набра~нной на гипсовую форму. Эта же кривая эквивалентно описывает коэффициент заполнения формы наб- и и йп вв 1гп и гпп гбп гвп вгп Рве. бй. Заыьсвмость коеффнцвента наполнения формы набранной мессой, ппе „пензпе и гшсннповай прибыли ора литье с толщины набранного слоя массы от продолжительности литья раиной массой ~р и толщину набранного слоя массы гг. Как следует из рисунка, объем суспензии, необходимый для набора заданной толщины образца в форме (9 мм), составляет 30 мл.
Отсюда след|ует, что расходу суопензин, равному 30 мл, соответствует коэффициент заполнения формы набранной массой сп= 1 илн толщина набранной массы 9 мм. Является закономерным, что набор массы происходит параллельно рабочей поверхности формы и что расход суспензии в прибыли пропорционален толщине набран~ной массы. В этом случае следует, что в любой из промежутков времени литья и толщина набранного слоя массы Ь будет равна: Л (Л) = добр СР, где /1,зр — толщина образца, а ~р= Л1/ (а)/Л)/„,, (45) где ЛУ<„> — расход в прибыли за соответствующий период; Л1/„„— общий расход суспензии.
Определение толщины набранного слоя можно производитыи не доводя 1набор массы в формах до полного окончания. При этом порядок опыта должен быть следующим: осуществляется набор массы до определенного расхода суспензии„сливается ее остаток, форма разбирается 'и подсушивается с отливкой. После этого отливка извлекается и с помощью микрометра измеряется ее средняя толщина, являющаяся в дальнейшем определяющей для ~расчета кинетики ~набора,массы по формуле (44). Соответственно изложенному, определение скорости набора массы сводится к построению графической зависимости Л)/ — т и дополнительной оси для Ь, по величине, совпадающей с осью для ЛУ.
Конечное значение ЛЧ должно соответствовать конечному значению толщины отливки Ь. Обе оси должны быть разбиты при этом пропорционально до ~нулевых значений в исходной точке, как,показано на рис. 52. Расчет толщины слоя набранной массы по данному методу производится из предположения, что отливка имеет равную плотность по толщине. Между тем известно 11221, что вследствие тинсотропного структурообразования в ряде случаев плотность отливки по,мере ее удаления от гипсовой формы может уменьшаться. Для проверки равноплотности отливок по толщине с использованием среднедисперсной суспензии с р,= 1,90 г/см' проводились следующие опыты, Серию гипсовых форм одновременно заполняли суспензией, которая сливалась затем через определенные промежутки времени от 0,5 до 5,5 ч.
Соответствующая толщина отливок при этом находилась в пределах 2,0 — 11 мм. Все полученные отливки обладали равной плотностью 1,94 г/см'. Между тем при использовании суспензий большей плотности и при литье более толстостенных отливок может наблюдаться неравноплотность отливок по толщигне вследствие структурообразования суспензий при старении. Указанный метод позволяет определять и коэффициент фильтрации при наборе массы. Известно [148), что 116 удельное сопротивление осадка является самым существенным фактором, определяющим скорость фильтрования, в связи с чем скорость процесса шлинерного литья определяется проницаемостью дисперсионной среды оуспензии через слой набранного слоя массы.
Коэффициент фильтрации при наборе массы йф определяется следующим образом, После заданной продолжительности набора массы суспензия из форм сливается, в литник заливается вода и определяется ее расход во времени. Последняя выражается прямолинейной зависимостью ЛУ=/(т), характерной 1149) для фильтрации лисперсионпой среды, происходящей через уже сформировавшийся осадок (стационарная фильтрация). Коэффициент фильтрации йф набранного слоя массы определяется по формуле йф = Л г'/Ь т сма/мин/см', (45) Р где Л)//Лт — расход воды в литнике за определенный ннтерзал времени, сма/мин; г — площадь поверхности отливки или формы, см'. По данной методике может быть установлен и исходный коэффициент фильтрации литейной формы (без массы).
Влияние пористости набираемой массы В общем виде временная зависимость толщины слоя набранной массы й в процессе шликерного литья выражается 1150 — 154) формулой /1 = й )/ т, (47) где т — продолжительность литья; й — коэффициент, зависящий от различных факторов, определяющих скорость литья.
Одним из основных факторов, определяющих скорость литья, является пористость (плотность) набираемой массы. Пористость массы или отливки определяется в свою очередь реологическими свойствами, стабилизацией, коагуляцией суспензии, дисперсностью твердой фазы в ней. При шликерном литье кварцевой керамики существенное влияние на пористость отливки (и, соответствен- гв " зв (ч гв ')г (В Нд гв гб 119 но, на скорость литья) оказывает степень стабплизации суспензий. На рис. 53 показана кинетика литья на основе суспензий с различной продолжительностью стабилизации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
