Пивинский Ю.Е., Ромашин А.Г. - Кварцевая керамика (1049256), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Анализ вязкости, плотности отливок, коэффнциентз усадки суспензии при литье [751, усадки отливок прн сушке в зависимости от содержания зернистого наполнителя в суспензии показал, что объемное содержание его не должно превышать 0,35 — 0,45. При таких значениях коэффициент упаковки зернистого наполннтеля в сухой отливке составляет 0,45 — 0,50, а пористость отливки 6,5 — 8%.
Дальшейшее повышение концентрации зернистой составляющей связано с появлением раковин и неоднородностей в отливках. Последние обусловлены малой подвижностью системы, недостаточным объемом 134 суспензии для заполнения пространства между введенными зернами. С целью дополнительного повышения коэффициента упаковки частиц в отливке было предложено [6Ц и изучено формованне способом шликерной пропитки зернистого каркаса.
Сущность этого способа заключается в следующем, Крупная монофракция (смесь крупных фракций) засыпается в пористую форму и подвергается утряске, после этого заливается тонкодисперсной суспензией, которая опропитывает» зернистый нкаркас» и набирается в его порах аналогично тому, как это имеет место при шликерном литье, Характерно, что масса, набираемая в норовом объеме зернистой засыпки, обладает прн этом плотностью, равной или близкой к плотности шликерных отливок, полученных из той же суспензни обычным способом.
При этом продолжительность набора массы сокращается в два — три раза. Таким образом, за счет шликерной пропитки зернистого каркаса после окончания набора связующей массы может быть получен высокоплотный полуфабрикат вследствие того, что содержание в нем зернистого наполнителя может быть повышено по сравнению с обычным литьем из зернистых масс. Пористость полуфабриката, полученного литьем из зернистого каркаса, для случая большого разрыва в зерновом составе может быть определена по формуле Пп,. =П, (1 — ф), (57) где П ф — пористость подуфабриката; П,— порнстость связующей массы, набранной нз суспензнн; ф — коэффициент упаковки зернистого каркаса.
На рис. 66 приведена взаимосвязь между этими тремя величинами. Видно, что плотность полуфабриката может быть повышена тремя путями: одновременным увеличением плотности упаковки зернистого каркаса ф и понижением порнстости набранной пропитывающей массы П„повышением значения По при постоянном ф, повышением значения ф прн постоянном По, В работе [6!] при получении образцов по методу шлнкерной пропитки зернистого каркаса использовали составы как с двухфракцнонным зернистым каркасом (состав 1), так и с монофракционным (состав 2).
Зерновой состав суспензии, принятой для пропиткн, был показан на рис. 14 (кривая 2). Состав 1 содержал: 48% (объемн,) 133 фракции 1,5 — 2,5 мм, 22% (объемн.) фракции 0,315 0,4 мм, 30% (объемн.) пропнтываю1цей массы; состав 2, соответственно, 60% (объемн.) фракции 1 — 1,2 мм и 40% (объемн.) пропитывающсй ье массы. Плотность полуфабри- К/4 ката, полученного из второ~о состава, составила 2,06— $/В 2,07 г/см' (истинная пари- и- стость 6 — 6,5%), из первого сэм,/и става 2,10 — 2,11 г/сми (истинная пористость 4 — 4,5%). Значения плотности могут быть м в несколько повышены за счет в применения вибрации при наД 4 боре нли более плотной упа- В ковки двухфракционного зернистого каркаса.
и Создание плотноупакован- гп вп 4п Вп ного зернистого каркаса, облавернистпгп «ар«асс% дающего хоРошей проница'.- //пдистпсть мастью для суспензии, пред- Р"' 'б Э' " ""рис ' СтаВЛяЕт ОПрЕдЕЛЕННЫЕ трудполуфабрнката, сформирован. ного способом жлнкерной про НОСТИ. ОбуСловлеНо этО тем питии зернистого каркаса, от порнстости зегирнстого каркаса Что, С ОДНОЙ С»ОРОНЫ, НЕОбХО- / — 48%; 2 — ббн; 8 — МЪ; 4— н вязукиией маосы: диМ ШирОКИй разрыв В раэвуй; 4 — '18ъ; 4 — '18ъ ' мере зернистых фракций с целью их плотной упаковки (б(ж /4/гп/п > 10), а с другой, необходимо, чтобы миримальная в зернистом каркасе фракция была значительно крупнее, чем максимальный размер фракции в суспензии. Для установлеяия последнего соотношения различные классы монофракций пропитывались тонко- зернистой суспензией с 4( „=20 мкм.
На основе этих опытов было установлено, что минимальный размер зерен зернистого каркаса должен быть не менее чем в девять раз больше максимального размера зерен в суспензии. Другие факторы, определяющие возможность н кинетику пропнтки, — вязкость, реологические свойства суспензии, высота и форма зернистого каркаса. Влияние стабилизации и коагуляции В процессе литья плотность упаковки твердой фазы определяется не только зерновым составом, но в боль! шой степени технологическими и реологическими свой- !36 пв/ П7б и «и вп па т„, ч Рис 87. Влияние стабвлнзаинн на плотность отливка Нля оуспензий квай. певого стекла, полученных способа. ми: 1 — олностапийиым, сроивелисперсная суспензия с р — 1,92 г/омь 2 — то же, — 1,87 г/смз; 2 — суопенлированиси, с ЧОРОШОК С Зз =14094 ОМЧГ; 1,88 гам', 4 — то же, З вЂ” ЭЮО синг; р — 1,7б г/смз с 1Я7 ствами суспензий Варьируя последние, при одном и том же зерновом составе можно изменять плотность отливки в больших пределах.
Так, например, для крупноднсперсных суспензнй с плотностью 1,89 — 1,91 г/см' пористость отливки, полученной из суспензии непосредственно пас- ам ле ее помола, составляет уп 14 — 16% после стабилизации 1Π— 12%, с приме- 2 Пвв нением вибрации 8,0 — ! ВВ 10%, а после коагуляцип"« 18 — 22%. Процесс стабилизации й суспензий кварцевого о ' стекла оказывает аналогичное воздействие на по- 4 казатели р„, в независь- гб4 мости от методов нх получения. Как показано на рис. 67, плотность отливки увеличивается подобным образом как для суспензий, полученных одностадийным методом (кривые 1, 2), так н суспендированием (кривые Л, 41. Прн этом показатели р„, имеют большее значение для суспензий большей плотности. Плотность отливок из суспензий, полученных двустаднйным методом в предельным насыщением, в процессе стабилизации повышается подобно показанному на рис.
67. Коагуляцня стабилизированных суспензий, например добавкой кислоты, приводит к понижению й „твердой фазы. Причем характер уменьшения А», по мере коагуляции (понижения РН) подобен как для суспензий, полученных суспендированием, так и одностаднйным методом (см. Рис. 40). Опыты по регулированию РН в щелочной области показали, что при использовании МН4ОН йу, отливки практически не изменяется по сравнению исходным (при РН=5 —:6,5). Существует определенная взаимосвязь между реологическим характером поведения исходной суспензии н р„,.
Все факторы, способствующие образованию тиксотропной структуры суспепзии (повышение дисперсности, коагуляции), приводят к понижению плотности отливок. Закономерно, что предельное уплотнение мелких частиц осуществляется при ослаблении или разрушении структурных связей между ними, вызванных молекулярными силами [1561, Такое предельное разрушение всех связей обнаруживается по достижению наибольшей подвижности структурированных систем. К примеру, суспензия с тиксотропным характером поведения при применении вибрации позволяет получать большие значения р„п. Значительное уменьшение дилатансии суспензий нли полный их переход в ньютоновский тип, достигаемый стабилизацией, также сопровождается повышением плотности отливок.
В то же время вибрирование при литье дилатантных суспензий может привести к уменьшению плотности отливок. жет быть вызвана и структурированием суспензий [122~ в случае продолжительного процесса литья (при литье толстостенных изделий). Равноплотность отливок может достигаться следую-. щими перечисленными мерами: повьйшением седимента- ..в д 4 Равнонлотность отливок Существенное влияние на качество конечного материала может оказывать равноплотность отливок, Неравномерное распределение плотности в отливке может приводить, особенно при плотном их последующем спекании, к возникновению значительных напряжений и деформаций. Неравноплотность отливок Ар выражается разницей в максимальном и минимальном значении Рота.
Основной причиной неравноплотности отливок является расслоение твердой фазы в процессе литья, Последнее показано на рис. 68, где приведена зависимость содержания крупной фракции (> 100 мкм) и плотности (пористости) по высоте отливок, полученных из различных по дисперсности суспензий.
Отливка, полученная из среднедисперсной суспензия (являющейся полностью седиментациоцно устойчивой), отличается практически равномерным зерновым составом н плотностью. В то же время отливка, полученная из крупнодисперсной расслаивающейся суспензии, отличается существенной разницей как по зерновому составу, так н по плотности. Последнее обусловлено седиментацией крупных фракций при продолжительном (порядка 24 ч) литье. Повышение рот, в нижней части отливки хорошо объяснимо формулой [65), показывающей зависимость роста р„л от содержания крупноднсперсной фракции. Расслоение твердой фазы может являться и причиной неравноплотности отливок по толщине. Последняя мо- 10,0 цз Ь )г04 ,00 с ),00 )дь 0 000 400 000 000 1000 Н,мм рмс.
99. зависимость содержание крупной ())ОО мпч) ьракцпп (в) в плотисмти (порвсгеетн) отливок (б) от высоты мруйногаба. ричной цнаиннричеокой и~ливерной отливам (высота ООО, 19)у) мм, толгцива вт мм) дли сусмеиаий: 1 — крупиодисперсиой, частиц)50 мкм, 19%, р =1,91 г)омч с 1 — КРУПИОДИСПЕРСИОй, ЧаетИЦ ) СО МКМ. 19%. Ре =1.91 Г/ОМЧ ЛвтЬЕ в вертнкальаом положении, верх отливка соопветствует Н=З) чм ционной устойчивости исходных суспензий за счет .позы.
шения их плотности или диспероности, ускорением процесса набора массы,,регулировкой реологических,свойств суспепзий с целью замедления их структурообразования. Прочностные свойства отливок' 64 И)П Рис. 69. Зависимость прочности отливок при изгибе (!), при сжатии Н) и порпстасти отливки (3) от орапалжительна. стн стабилизации суспензия непрозРа свого козрцевого стекла, полученной адностадийным метсжом (Р— (,аа г)см', частиц до Б ылм— Э)те, >ай мкм— )2,4й) 60 гп со $гп 15 а 660 -540 йгп 10 0 500 гп 40 60 60 МП !гн гтч 04 500 16 К. )г :с са ы оВ чо 4т) 500 ц гпп ч) Рнс. 70. Зависимость прочности при изгибе (!) н мрачности при сжатии (2) ог парногости высуженнык отливок 65 100 Р 10 15 гп 05 00 ))отл )е Рдо Рмк/% сп 41 И гп гП 55 14 50 40 50 сз гп - )г и Рис.
7( Зависимость прачносги прн изгибе (!) и порастостя отлвики (2) ат сост. напевна в смеси для нк литья танкозернпстой (у) и ирупвозернистой (К) суспензни н саипржання частиц Ло Ь ыкм 10 10 0 гп 40 60 ВО 100 1( % Г1рочностные свойства отливок изучены автором совместно с 3. Ф. Трифоновой. ВО 60 ОР гп 0 т,'/ 140 141 Прочность шликерных отливок, особенно крупногабаритных и сложных по форме, во многом определяет их целостность и потери производства при сушке, транспортировке. Прочность отливок из кварцевой керамики определяется степенью стабилизации и дисперсностью исходных суспензий, пористостью и влажностью отливки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
