Пивинский Ю.Е., Ромашин А.Г. - Кварцевая керамика (1049256), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Средний размер капилляров кварцевой керамики по данным газопроницаемости составляет 1 — 6 10 — 8 мкм (691. Влияние концентрации суспензии и давления Процесс шликерного литья основывается на принципе отсоса части дисперсионной среды жидкой фазы из литейных суспензий за счет капиллярных сил пористых форм. В процессе литья удельная концентрация дисперсионной среды в исходной суспензии яууд распределяется на остающУюсЯ в отливке ЯУотп адсоРбиРУемой литейной формой )рф, т.
е. пуух = 1Р'отл + Ю'ф ° (48) Величина, соответствующая Яро,„может показывать вместе с тем и влажность образования отливки. При окончании литья дисперсиониой средой заполнены, как правило, все поры в набранной массе. Если пренебречь усадкой при сушке, влажность отливки Я7отп может быть определена по формуле 1-(р-дрт.ф) йР„. = ' 100)4 = П...РР„.. (49) Ротл При постоянной пористости отливки с увеличением влажности суспензин скорость литья уменьшается, так как при одной и той же скорости отсоса жидкой фазы пористой формой ее количество %Уф будет возрастать. В случае же увеличения пористости отливки при одинаковой исходной влажности суспензии скорость литья будет повышаться вследствие изменения баланса дисперсионной среды (увеличение 1(Уотп) и уменьшение )ргф1 На рис. 59 показана зависимость скорости литья и объема усадки суспензии при литье от ее плотности.
Как следует из рисунка, в области указанных значений рс скорость литья изменяется вдвое. Наблюдается хорошее соответствие зависимости Лр' и т от р„что подтверждает ранее изложенные положения. При дальнейшем концентрировании суспензий (например, введением зернистого заполнителя) скорость литья еще более увеличива- бб гб згс г40 Рис. 68. Зависимость прополжительвости литья озращоа с толщи- ноЯ 8,6 мы 4!) и раскола суопспаии п лггпщкоаов прибыли ща литье 42) ог плсоиостн срсиещпи квариежмо стевл а )б )бб ),бб ),бг ),99 гр ,ос, г/сггз ется. К примеру, на основе зернистых суспензий с ро= =2,03 г/смз толщина отливки 8 мм достигается за 15 мии литья 1731, несмотря на малую пористость массы (10%).
На рис. 80, по данным 128], показана скорость литья как при атмосферном давлении (кривая 4), так и при различном значении избыточного давления. В области„ изученных давлений представляется возможным уско- ' рить литье при г)=10 мм более чем в четыре раза.
Исследования влияния температуры суспензии на скорость литья образцов толщиной !4 мм показали, что увеличение температуры с 2 до 25'С увеличивает скорость литья на 80%, а с 2 до 40'С вЂ” на 120%. Плотность отливки при этом не изменилась. Суиска отливок, В отличие от шликерного литья других керамических материалов, при литье кварцевой керамики представляется возможным получить отливки с влажностью 4 — 8% и очень малой усадкой при сушке (до 0,05%). Благодаря этому процесс сушки высокоплотных отливок протекает быстро даже при комнатных условиях, Например, после 20 — 50-ч сушки крупногабаритных отливок достигается их влажность, меньшая 1%.
С целью интенсификации ее можно проводить и в сушиль- 124 ных шкафах. При температуре 100 — 110оС сушка заканчивается за несколько часов. Приведенные данные относятся к отливкам, полученным из среднедисперсных и крупнодисперсных суспензий. С повышением дисперсности твердой фазы увеличиваются усадки отливок при сушке, что может сопровождаться их 3 растрескиванием, вследствие возникакицих сушественных напряжений. Существует определенная зависимость между габаритными размерами т;мпн отливки и максимальной ее усадки при сушке, при Ри' 68 скорость набора мессы и аависнмости от величины прнло. КОТорЫХ СохраняЕТСя цЕ- жснного лааленв»: ЛОСТНОСТЬ К ПрнМЕру цяя ! — 42 «гс! мт 2 — 28 кгс)ом 2- 1,4 кгс)оме ! — атмоорервое полых отливок с й= =20 мм и длиной 1000 мм линейная усадка не должна превышать 0,5%.
Такой усадке соответствует определенный зерновой состав суспензии. Плотность шлнкерных отливок Уплотнение керамических систел! Основные стадии керамической технологии могут рассматриваться, с одной стороны, как процессы постепенного уилотнеиия дисперсных материалов из порошкообразного состояния в компактное тело и, с другой стороны, как процессы, изменяющие виды контактов в пространственных дисперсных структурах. Каждый из этих процессов (подготовка массы с определенным зерновым составом, формование, сушка, обжиг) опеделенным образом способствует, получению готового материала с требуемой степенью плотности (пористости) за счет качественно различных механизмов уплотнения.
Доля уменьшения пористости системы на каждой из стадий технологического процесса может быть различной и определяется рядом факторов; методом формования, видом исходного материала, требуемой конечной- плотностью материала н пр, 126 Целесообразно ввести понятие показателя степени объемного заполнения .керамической системы твердой фазой (гР), под которым принимается отношение объема твердой фазы (уф.т к объему керамической системы тгк,е, т. е. Р = 1'т.
ф/)Ук. с . (50) Под показателем гР для порошков принимается йу для суспензий С„для отливок и обожженного материала р„. На рис. 6! в общем виде представлена зависимость показателя гр на различных технологических стадиях для случая формования кварцевой керамики шликерным литьем. Коэффициент упаковки исходных порошков или 1 зг лг ж у 'бе стадии суспензин могут быть достигнуты показатели гР в пределах 0,70 — 0,85, а при литье этот показатель увеличивается до 0,83 — 0,93.
В то же время аналогичные показатели для суспензий, полученных другими методами область 2), значительно ниже. ля большинства керамических материалов большая доля уплотнения системы обычно относится к процессу спекания. К примеру, усадка при спеканнн, необходимая для получения плотноспеченного материала, составляет обычно до 30 — 507й (объемн.). При получении же кварцевой керамики представляется возможным перенести основную долю уплотнения на стадии получения суспензий и литья. Это имеет исключительное значение, особенно при получении плотноспеченных или крупногабаритных изделий. Для сокрашения усадок и деформации изделий в процессе их спекания стремятся получить максимально плотный полуфабрикат на стадии формования.
В случае кварцевой керамики повышенная плотность отливки благоприятствует получению высокоплотного материала и повышению прочности. фце рмс. бг, обобщенная охема уплотнения кврамычвоних овечем ва разливных стадиях технологии а случае формоеавня кварцевой керамики гпликерныы лнтьемг à — для суопензий, аолучениых методеми одвостедвйным илн кредельного насыщения со стабилизацией; У вЂ” для суопеязий, полученных другимн мнговамиг у — порощкн; Гу — срмгензин; Ги— литье; !У вЂ” сувгка, У-спекание .кускового стекла, применяемых для шликерного литья, как правило„находится в пределах 0,2 — 0,4. Объемная концентрация твердой фазы в суспензии, как и относительная плотность полуфабриката при литье и сушке имеют большие различия в зависимости от метода получения суспензии и технологических параметров процесса.
Как следует из рисунка, в случае применения стабили. зироваиных суспензий, полученных методами одностадийным или предельного насыщения (область 1), уже на Влияние концентраб(ии суспензии В общем виде плотность шликерной отливки выражается как сумма удельной концентрации твердой фазы в суспензии Яб и дополнительной удельной концентрации Л(К перешедшей в объем отливки за счет усадки суспенэии, т. е. Р... = ае+ Ь а. (5!) Величина Лцг косвенно выражается коэффициентом усадки суспензии при наборе (й,). Последний в случае литья по наливному методу определяется из соотношения (52) где )У,р — расход суспензии в литейной прибыли; $'от — объем отливки.
В общем виде для случаев как наливного, так и сливного метода литья й, может быть представлен по формуле йус = (Рота гага)асгб ° (53) :Величина йу, эквивалентно описывает также и объем дисперсиойной среды, поглощенной формой при 127 литье, или коэффициент повышения ф прн переходе системы от состояния суспензии к отливке. На рис. 62 приведена номограмма, связывающая плотность отливки кварцевой керамики с плотностью суспензии и ее й» .
Зависимость р„л от й„, и р„приведенная на номограмме, описывается формулой р„, = Г,Го+ (Г,ГоГс»,) г/см*. (54) Г28 В случае высокоплотных отлррвок кварцевой керамики, обладающих пониженной дисперсностью и усадкой в пределах до 0,1%, достаточно точные значения плотности отливки могут быть получены без поправки на усадку прп сушке, что и сделано на номограмме. Получаемые по формуле (54) расчетные значения р„являются усредненными показателями плотности для всего объема отливки и оказались равными или близкими (+.0; 0,1 г/смб) к средним значениям р„, опеделенным по методу "гидростатического взвешивания !121. Для определения А»с предназначено устройство, показанное на рис. 51.
Как следует из номограммы (см. рис. 62), величина й»о с увеличением р, при равной плотности отливки прямолинейно уменьшается. Было показа- НО 171)э Чтп Прн УВЕЛИЧЕНИИ р, С 1,75 дО 1,99 Г/СМ» /б»С уменьшается с 0,37 до 0,09. Однако в ряде случаев плотность отливки существенным образом зависит от плотности исходной суспензии. В этом случае зависимость /б»о— рс не является прямой. На рис. 63 показана зависимость ротп от р, для суспензий с различной днсперсностью. Различные значения р, достигались при этом разжижением исходных суспензий предельной плотностн. Если для крупнодисперсной суспензин наблюдается существенное падение плотности отливки при р, ниже 1,90 г/см', то для среднедисперсной и тонкодисперсной такой зависимости не наблюдается. Плотность отливок, полученных из крупнодисперсной суопензии с плотностью от 1190 до 1,99 г/см', практически постоянна и равна 1,98 — 1,99 г/смб (пористость 9,5— 10%), при понижении р, до 1,80 г/смб пористость отливок повышается до 13%, при 1,70 г(см' — до 160/б.
!Плотность отливок, полученных из среднеднсперсной суспензии, с уменьшением ее р, понижается незначительно и только после значений ниже 1,67 г/см'. Плотность же отливок, полученных из тонкодисперсной суспензия, при плотности последней в пределах от 1,63 до 1,87 г(см' не изменялась и составила 1,83 г/смб (порнстость 170/Г). Отмеченное различие между крупнодисперсной суспензией, с одной стороны, средне- н тонкодисперсной, с другой, обусловлено, видимо, следующим. В связи с тем что осаждаемость дисперсной фазы в суспепзин резко воз- 10,, 0/СМ' 1,70 1,0 Г7 'н 1,0 17 1,00 01 00 Гтдс Вд 04 Рмс бб Номопраына плн црепетсннн летно„н „,анкер нык атлнаок ка наарцееото стекла по «омрФнцнэ«ту усапкн суопенннн прн наборе массы н ее плон«осте растает с уменьшеннем ее плотности и вязкости, мало- плотная крупнодисперсная суспензия в процессе набора массы существенно расслаивается.
Вследствие этого в элементарном объеме отливки нарушается оптималы!ое соотношение фракпнй различного размера, что и является причиной повышения их порнстости. Тонкодисперсная же суспензия, являясь в меныпей степени полидисперсбз .ба» !29 1,95 190 са, 1,В5 С отл Литеп тв.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
