Пивинский Ю.Е., Ромашин А.Г. - Кварцевая керамика (1049256), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Отмечается существенная анизометрия частиц, особенно когда их размер приближается к толщине исходного стекла. По мере уменьшения размеров зерен их форма приближается к изометричной. Таблице 3. Зазиснмость ф н оптнмздыюго значении и мсаьнмцы От предоджптедьиостп нзмекьчемни н нзсыпноа пдотносгн порошка Степень отклонения частиц кварцевого стекла от сферической формы была оценена [601 путем сравнения их размеров, определенных ситовым и седиментационным способами, что показано в табл. 4. Т а б д н ц а 4. Ваннсимость гндраиднческн зкзинндентного диаметра чпстнц пч диаметра частиц ио ситоиому зназизу Если для фракций 50 — 160 мкм размеры, определенные разными методами, близки, то для фракций 160— 400 мкм наблюдается существенная разница. Общей закономерностью является относительное уменьшение гидравлически эквивалентного диаметра частиц с увеличением их размера.
шликврнов литьв из водных сусивнзии Общие сведения о шлнкерном литье и свойствах литейных суспензий Основные характеристики суепензий и процесса литья Одной из основных технологических характеристик литейных суспензий является их текучесть. Текучесть— величина обратная вязкости — характеризует подвижность системы нод влиянием внешних механических воздействий. Взаимосвязь между скоростью и напряжением сдвига в случае жидкостей или неструктурированных (обычно малоконцентрированных) суспензий определяется законом Ньютона: Р = т) у (2) где Р— напряжение сдвига, дин см-', ~) — коэффициент вязкости, П; у — скорость сдвига, с-'. В отличие от жидкостей и суспензий, описываемых уравнением (2), многие керамические суспензии обладают вязкостью, зависимой от скорости сдвига.
В общем виде взаимосвязь между напряжением, скоростью сдвига и вязкостью для структурированных суспензий описывается уравнением [1031: Р =ч,еу, (3) где т1 ь — кажущаяся (аффективная) вязкость; п — показатель, зависящий от свойств суспензии. .При показателях п(1 имеют место тиксотропный, а ,при п)~1 — дилатаптный характер течения. Таким образом, суспензии, у которых и с увеличением Р или у падает, называются тиксотропными. Обратная зависимость — рост и при увеличении Р или у — характерна для дилатантных систем. У суспензий обнаружен и тиксотропно-дилатантный характер течения [741.
Он характеризуется падением и с ростом Рилиуна первой стадии деформации и ростом т) при дальнейшем увеличении Р или у. У суспенэий кварцевого стекла в различных случаях могут проявляться все указанные типы течения. Целый ряд суспензий, проявляющих тиксотропный характер течения, обладает ясно выраженным пределом текучести Рм Последний обусловлен наличием у таких суспензий малопрочной сплошной структурой сетки, для разрушения которой необходимо приложить некоторое усилие.
Течение таких систем называется пластическим. К ним приложено уравнение Шведова — Бингама, которое устанавливает связь между напряжением сдвига Р и скоростью сдвига у, причем для характеристики поведения системы вводится понятие пластической вязкости т1ьа Р =Рь+ п„„у, (4) В отличие от эффективной гь выражаемой как отношение Р7у и сильно меняющейся в зависимости от величины Р, пластическая т) выражается отношением (Р— Рь)(у, а ее значения близки к мостояниым в достаточно широких интервалах Р и у. Различают значения статического предела текучести Р», и динамического Рь, [104 — 106) . Дилатантные суспензин не имеют предела текучести.
Дилатансия — обычно присуша высококонцентрнрованным стабилизированным суспензиям [103, 107 — 1101: Она обусловлена отсутствием в системе достаточного объема диоперсионной среды. Вследствие этого с повышением напряжения сдвига, сопровождающимся смещением частиц в состояние менее плотной упаковки, вода всасывается в возникающие поры, система увеличивается в объеме и ужесточается, а ее вязкость возрастает. Дилатансия, как правило, является нежелательным явлением и в целом ряде случаев причиняет неудобства при протекании различных технологических процессов, Некоторая тиксотропия суспензий является допустимой н может являться необходимой для достижения их полной седнментационной устойчивости. Некоторые из факторов, определяющих тиксотропный характер течения, могут в то же время уменьшать дилатансию.
Требования, предъявляемые как к суспензиям для литья, так и к самому его процессу, можно условно классифицировать на три группы: 1) относящиеся непосредственно к исходной суспензии; 2) определяющие поведение суспензии при литье; 3) требования к полученному полуфабрикату. Исходные суспензии должны обладать высокими концентрацией твердой фазы и седиментационной устойчивостью, хорошей текучестью, достаточной для свободного заполнения литейной формы, Они не должны обладать и зак. зм 35 сильно выраженными аномалиями реологического поведения — тиксотропией и дилатансией. В то же время незначительная тиксотропия в ряде случаев может оказаться полезной, а определенная дилатансия — допустимой.
Суспензии должны быть свободными от воздушных включений, С промышленной точки зрения особенно важным является постоянство свойств суспензий во времени, хорошая их воспроизводимость в различных партиях (при некотором колебании соотношения компонентов и химического состава). 'Суопензии должны обладать дисперсностью и зерновым распределением, подходящим для получения как высокой плотности отливки, так и ее целостности после литья. ~В процессе литья по сливному методу вязкость суспензий не должна возрастать выше значений, позволяющих свободное удаление ее излишка.
Набранная масса, однако, должна обладать прочностью, достаточной для ее удержания на литейной форме, Наращивание (набор) массы на форме должно осуществляться с определенной скоростью. При слишком большой скорости литья затрудняется регулирование требуемой толщины; кроме того, при этом могут забиваться проходы в литейной форме. Литье с малой скоростью может приводить к повышенной осаждаемости твердой фазы и существенному изменению свойств суспензии. Последнее может обусловливать и неравномерность свойств отливки по толщине. Существенным требованием является и вр,.мя извлечения отливки из формы (время, по истечении которого отливка может быть извлечена из формы). Извлечению отливки должна предшествовать определенная (в очень малых размерах) усадка.
Полученные шликерным литьем отливки должны обладать существенной прочностью, плотностью, малой усадкой и бездефектиостью при сушке. Эти требования являются более жесткими для крупногабаритных отливок. Последние, в случае малой их прочности, могут деформироваться или разрушаться под действием собственной массы. Очень важна и высокая плотность упаковки в ннх твердой фазы, что является определяющим для спекания н качества материала при получении кварцевой керамики. Даже незначительные (до 0,2 — 0,3%) усадки крупногабаритных отливок кварцевой керамики при сушке могут приводить к их разрушению.
Достижение бездефектности отливок регулируется преимушест- венно зерновым составом ~5Ц. Как показывает анализ перечисленных требований, последние во многом являются противоречивыми. И', как следствие, выбор оптимальных параметров исходной суспензии и процесса литья чаше всего является компромиссным. К примеру, применение полидисперсного зернового состава с существенным содержанием крупной фракции позволяет получать высококонцентрированные суспензни, повышенную плотность и прочность отливки, малую нх усадку при сушке. Однако такие суспензии проявляют повышенную склонность к расслоению.
Суспензии, обладающие тиксотропными свойствами, отличаются, как правило, полной седиментационной устойчивостью, но дают меньшую плотность отливки, а также могут зах ватывать н удерживать воздушные включения. Преих дельное концентрирование суспензий резко повышает х седиментационную устойчивость, повышает плотность отливки, увеличивает скорость набора массы, но приводит к ярко выраженному дилатантному поведению, затрудняющему литье. Все факторы, обусловливающие высокую плотность упаковки набранной массы, приводят в то же время к резкому уменьшению скорости литья.
Повышенная степень дисперсности приводит не только, к повышенной устойчивости суспензии, но и к уменьше-. нию скорости литья и увеличению усадок при сушке. Таким образом, сочетание всех требуемых свойств в одной суспензии недостижимо, и выбор необходимых ее параметров должен производиться индивидуально, применительно к конкретному типу получаемых изделий. Для этого необходим выбор одного основного требования, которое являлось бы определяющим в конкретном случае. Остальные (побочные) параметры должны вывыбираться в пределах допустимых величин.
К примеру, при получении крупногабаритных сравнительно толстостенных изделий не массового производства определяююшими параметрами являются плотность отливки, величина усадки при сушке (с целью сохранения целостности отливки), Последнее достигается применением предельно концентрированных крупнодисперсных суспензий. Побочными параметрами в данном случае будут скорость литья и седиментационная устойчивость. Указанные параметры, однако, могут регулироваться плотностью суспензии.
В случае же массовых изделий мень. щего размера, если не требуется высокая нх плотность, допустимо некоторое уменьшение плотности отливки с одновременным повышением скорости набора массы, — ~( ~ о )+Рт.фИ1+ (,о Рт.ф)~ ( ) йт = ' ф 1ООей, Рт, ф Рс Рс Ь ф. !) (б) 1 В11о — !!У) Рж',+ кт(рт, ф (б) Основные количественные характеристики Несмотря на разнообразие керамических суспензий, их состав всегда характеризуется определенным соотношением твердого компонента (дисперсной фазы) и жидкой фазы (дисперсионной среды). Высококонцентрированные суспензии, особенно с тиксотропиым характером течения и обладающие пределом текучести, могут удерживать и определенный объем газовой фазы 111Ц.
Стабилизированные суспензии кварцевого стекла, несмотря на высокую их концентрацию, не содержат газовой фазы. Газовая фаза в небольшом объеме может содержаться в нестабилизироваиных суспензиях или в суспензиях, полученных методами суспендирования или предельного насыщения до стабилизации, Различается содержание дисперсионной среды в суспензии по массе, выражаемое в процентах влажности ат, и объемное С„, показывающее отношение объема дпсперсионной среды к общему объему суспензии. ~В ряде случаев более удобной является характеристика объемного содержания твердой фазы, выражаемая или в процентах, или в долях заполнения объема С„которая равна 1 — С . Последняя величина является общепринятой в коллоидной химии и реологии, в этой связи оиа целесообразна и для характеристики керамических суспензий. С точки зрения сравнительной оценки концентрации суспензий на основе материалов с различной плотностью объемное содержание твердой фазы более показательно, хотя Р остается общеупотребительной н практически удобной характеристикой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
