Пивинский Ю.Е., Ромашин А.Г. - Кварцевая керамика (1049256), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Особенно существенное влияние на прочностные свойства отливок оказывает стабилизация суспензий. Последнее подтверждается данными рис. 69; где показана зависимость Посл, о„, визг отливок от продолжительности перемешивания (стабилизации) суспензий для литья. Прочность отливок при сжатии из стабилизированных суспензий в 2,8, а при изгибе в2 раза больше, чем из исходных суспензий до стабилизации. Максимальные значения о„,,„при этом достигали 70 кгс/см', ос 1000 кгс/смй, т.
е, прочность шликерных отливок из кварцевого стекла достигает прочности лучших сортов строительных огнеупоров [106). Зависимость средних показателей прочности при изгибе и сжатии от пористости крупнодисперсных отливок показана на рис. 70. При этом пористость отливок в пределах до 20% регулировалась степенью коагуляции рН суспензии, выше 20% — введением водного раствора метилцеллюлозы. С увеличением пористости отливки наблюдается резкое падение их прочности. Например, при увеличении пористости отливки в два раза по сравнению с минимальными значениями показатели о,„ и о уменьшаются в пять раз.
Влияние дисперсности на о, и пористость отливок из стабилизированных суспензий, полученных одностадийным методом, показано на рис. 71. Дисперсность отливок при этом задавалась посредством регулирования объемов смешиваемых крупнодисперсной (К) и тонкодисперсной (Т) суспензий в расчете на объемное содержание твердой фазы. При этом тонкодисперсная суспензия содержала 65% частиц до 5 мкм при с/,а =15 мкм, а крупнодисперсная — 20о/) до 5 мкм и 16% частиц с размером более 50 мкм. Максимальные значения отж„соответствуют отливкам с содержанием фракции с',5 мкм в пределах 40 †45% .
Отливки из исходной тонкодисперс- ной суспензии имеют показатели (7„, в 1,5 раза больше, чем из исходной тонкодисперсной, хотя показатели их Поти составляют 14 и 10,2% соответственно. Последнее свидетельствует о том, что в случае отливок с существенной разницей в дисперсности их пористость не играет такой определяющей роли, которая была показана на рис. 70. Высокие прочностные показатели отливок кварцевой керамики обусловлены наличием кремнекислоты, обладающей отличными связующимй свойствами. Анализ прочности показал, что у отливок из крупнодисперсных суспензий разброс значений прочности незначителен 05 750 дРуГие метОды ФОРмОВАиия кВАРиеВОА кеРАмики Прессованне Формование кварцевой керамики методом прессования осуществлялось в целом ряде работ [О, 19, 37, 38, 1571 и'наиболее детально освещено в работе [381 Лля прессования использовали порошки непрозрачного кварцевого стекла, полученные вибропомолом и обладавшие удельной поверхностью от 3000 до 10000 см'/г.
Прессовапие осуществляли при влажности 8% и добавлении 0,2% мочевино-формальдегидной смолы. Зависимость плотности и кажущейся пористости как прессовок, так и ~22 Бю "10 ~550 15 4Я) 0 Рис. 72. Завнсныость прыиости при изгибе (1) и пресности прн сжатии (2) от влажности крупнодислерсных жлпкерных отливок (и „, — )зн) г б (10 — 20% от среднего значения), а у отливок из тонко- дисперсных он повышается до 30 — 40о/). Это может свидетельствовать о структурных дефектах, которые приводят в ряде случаев к разрушению отливок, Существенное влияние на прочность отливок может оказывать их влажность. Причем, как следует из рис.
72, зависимость показателей о„„и о, от влажности различная. Если прочность при сжатии по мере уменьшения 'й(г постепенно возрастает (прирост 7070), то максимальные показатели о, соответствуют влажности 2— 3/о. Показатели а„,„отливок в высушенном состоянии о на 35% меньше по сравнению с таковыми для отливок с исходной влажностью. Указанная особенность обусловлена по всей видимости тем, что влажные отливки обладают некоторой пластичностью, оказывающей влияние на рост о,. Показатели соотношения ос и а„,для отливок могут колебаться в широких пределах (от 5 до 35).
При этом отмечается следующая закономерность — чем выше прочностные.свойства отливки, тем выше и показатели ос /о„,. 142 '=50 з 22 .~ 17 Е с, 1,5 ф 15 14 0 000 000 1000 хсавление. иге/бл(2 Рнс. 73. Зависимость от давления дреесовання ! — плотности орессооок; 2.- плотности обожженных образцов; 2 — пцрнстостн преосовок; 4 — порнстостн обожгкенных образцов 143 обожженного материала от давления прессования показана на рис. 73.
Оптимальным является давление 800— 1000 кгс/см'. В работе [1571 при прессовании образцов кварцевой керамики на основе зернистых масс в качестве связки применяли смолу Ф-9. С целью получения крупногабаритных изделий изучено прессование на основе масс зернистого строения [38). Известно [100), что такие массы отличаются хорошей прессуемостью (не чувствительны к перепрессовке), пониженной усадкой и высокой термостойкостью. При ис- Номер массы Внаж.
ность, тб зернистая часть, мм тонкадиспер- сная часть. 3 =- 0000 смйг ! — й ( 0,5 — ! следовании масс зернистого строения варьировали следующие технологические факторы: 1, Отношение содержания тонкодисперсного компонента к обшему содержанию крупных зернистых фракций. Общее содержание зернистых фракций изменяли в пределах 50 — 70%. 2. Размер зерна крупных фракций.
Нижняя граница размеров зерна составляла во всех случаях 0,5 мм, верхнюю изменяли в пределах 1 — 3 мм. Зернистую часть с размерами зерен 0,5 — 2 мм составляли из смеси фракций 0,5 — 1,0 и 1,0 — 2,0 мм, взятых в равных соотношениях. Зернистую часть с размерами 0,5 — 30 мм составляли из равных количеств фракций 0,5 — 1,0, 1,0 — 2,0 и 2,0-- 3,0 мм. Составы зернистых масс приведены в табл. 8.
Т а б л ~и ц а 8. Составы зернистых масс Содержание бракцин, М связь с усадкой при обжиге. Наибольшие показатели плотности (до 1,86 г/смз) имеют образцы, содержащие 50% тонкодисперсного порошка. Механическая прочность обожженных образцов закономерно увеличивается при повышении содержания тонкодисперсного порошка и уменьшении предельной величины зерна крупных фракций с 3 до ! мм. Таблица 9. Свойства прессовок и образцов после обжига Свойства обожжениык абравцов Свойства прессовок кажтщ ся порнстость а7 Номер массы кажущаяся норис" гость.
М плотность, гГсма и сж кгс!см* 17,3 329 1,76 1,71 1,72 1,72 1,69 1,69 1,69 18,0 20,9 20,8 21,7 22,8 23,2 23,9 и цз пи и мм г„ и ~о щ ыо 0,8 1,7 1,3 1,8 3,0 3,1 2,7 1,80 1„80 1,79 1,82 1,86 1,86 1,84 18,0 120 !8,3 127 !9,0 133 17,4 142 15,7 222 15,8 269 Керамика на основе зернистых масс в процессе спекания оказалась менее склонной к кристаллизации.
Данные по свойствам прессовок и образцов, обожженных в пламенной печи при 1250'С (с выдержкой 2 ч), приведены в табл. 9. Максимальное значение плотности прессовок достигается при наименьшем содержании тонкодисперсной части и при наибольшем размере зерен крупных фракций (масса 1). Различия в плотности прессовок для остальных масс (2 — 7), в которые введен тонкодисперсный порошок, незначительны, хотя и заметна тенденция к снижению плотности по мере снижения количества и размеров крупных фракций. Значения пористости и объемного веса сравниваемых масс обнаруживают закономерную 144 В работе [1571 прессованием получены образцы кварцевой керамики с пористостью после обжига 20 — 23% и ог =600 —: 800 кгс/см'. В работе 112~ при получении кварцевой керамики на основе синтетического кремнезема прессование образцов диаметром 40 мм и высотой 15 мм проводили под давлением 1000 кгс/см'.
В качестве свазки применяли гель кремнекислоты. Было установлено, что количество связки необходимой для получения,прессовочного порошка существенно зависит от температуры предварительного обжига кремнезема. ~Наименышее количество связки (7 — 10%) требуется для порошков, полученных из сырья, обожженного при 1200 1400'С. При получении образцов кварцевой керамики на основе кристаллического 8!00 прессование осуществляли прн удельном давлении 1000 кгс/смй !!9!.
Исходные порошки при атом содержали,до 70 — 80% частиц размером до 10 мкм при оптимальной влажности 10% Характерно, что прочность прессовок закономерно повышалась с увеличением дисперсности порошка. К примеру, прн увеличении содержания частиц до 5 мкм с 50 до 145 72% прочность прессовок при изгибе повышалась с 1,5 до 4,5 кгс/см' в свежеотформованном состоянии и с 4,2 8,0 кгс/см' в высушенном.
С целью повышения прочности прессовок были изучены добавки к массе рдствора этилсиликата следующего состава: этилсиликат — -60%, метиловый спирт 20%, 1о/в-наЯ НС! 10%, дистиллиРованнаЯ вода 10%, Вследствие этого прочность прессовок при изгибе была увеличена в несколько раз и составила 23 — 28 кгс/смв. Увеличение прочности прессовок обусловлено тем, что под действием воды этилсиликат гидролизуется с выделением геля ЯО, и связывает частицы порошка ' между собой.
Преимуществом такого вида связки является и то, что выделяющийся при разложении аморфной ЯОз не увеличивает склонности кварцевой керамики и кристаллизации. Термопластичное формоваиие Для формования кварцевой керамики могут быть применены методы горячего литья из термопластичных суспензий и термопластичного прессования с использованием в качестве связки кремнеорганических смол.
Изучение условий горячего литья кварцевой керамики было проведено на порошках кварцевого стекла с удельной поверхностью 8000 — 10000 см'/г, полученных сухим помолом', Известно, что наличие даже небольшой влажности порошков существенно увеличивает количество связки, необходимое для получения текуЩих суспепзий [159 — 1611, Порошок кварцевого стекла на протяжении 2 ч смешивали с олеиновой кислотой, содержание которой варьировалось в пределах 0,2 — 1,0%, после чего готовили термопластичные суспензии с применением связки на основе парафина и воска [151 †1~.
Минимальное содержание ее в зависимости от содержания кислоты составляло '12 —.!6%. Было установлено, что термопластичмые суспензии обладают определенным пределом текучести, тиксотропным характером течения и характеризуются как биигамоские дисперсные системы. При этом суспечзии с содержанием 0,7 — 1,0% олеиновой кислоты обла- ' Иссзедонамии иооведены автором совместны с Р. Г. №акаренковой. 146 дают наибольшей текучестью при равном содержании связки.
На рис. 74 показано реологическое поведение термопластичной суспензии кварцевого стекла. Как следует из рис, 74, в области изученных напряжений сдвига ее вяз- воо )вп ~ мп во ом О )3 од оопп даОП ВаПО О МОП аппп ЗПОП Васо) Р,дон см-з Рвс. 74. Зависимость сиороств сдвига (а) н еизхасти (б) от нзирнжениз оденсе термоиизститиоа срсисизнн кваркевого стекла с содержанием овнзкн )ВЪ ари тсмззературе 70'С кость падает в 30 раз. Прочность отливок при изгибе в холодном состоянии находилась в пределах 40 — 50 кгс/ем'. Выжигание связки осуществлялось по общепринятым режимам.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
