Иванов (550688), страница 41
Текст из файла (страница 41)
й Стандартные испытания газопроницаемости при 15 — 20 "С характеризуют воздухопроницаемость смеси или оболочки при постоянной вязкости воздуха, Оболочковые же формы заливают в горячем состоянии, при 600 †!00 'С и выше. Минимально необходимую газопроницаемость оболочки при заливке рассчитывают по формуле 1105, 106) Кг гв!в = 2бобйф (Гзал (к.
ф) /!спР хсзр!с! (Гкал (!) 1г (6 0) где б,а — толщина оболочки; 1тф — коэффициент аккумуляции теплоты оболочки; 1 — температура расплава в момент заполнения оболочковой формы; 1и.ф — температура оболочки в момент заливки; Я вЂ” приведенная толщина топкой части отливки, )с =. с(12 (т1 — толщина плоской отливки); Лр — давление расплава, Л(т =- = Ну (Н вЂ” высота столба расплава; у — удельный вес расплава); р, — плотность расплава; та — теплоемкость расплава; 1„— температура окончания заполнения полости формы: 1, =.
1„+ (! 6-:-20) оС. Известно, что вязкость всех газов увеличивается с повышением температуры. Возможны также изменения проницаемости оболочки, например, увеличение ее вследствие образования трещин или уменьшение при спекании, Газопроницаемость оболочки К, =- КвоМ, где Км — газопроницаемость при температуре 20 "С; 1И вЂ” коэффи- циент, характеризующий изменение вязкости газа, находящегося в полости оболочки, вследствие нагрева его при заливке формы (табл.
6.16). Таблица 6.15 Коэффициент М динамическая вязкость воздуха, мина. с дииамичесиая вязкость воздуха, мкна с температура воздуха в форме, 'С температура воздуха в форме, 'С м = мзз1мт 'т! Мао1~ т 20 400 600 18,1 32,76 38,42 1,0 0,55 0,47 800 1000 43,65 48,5 0,41 0,37 На рнс. 6.18 приведены экспериментальные данные газопроницаемости оболочек. Скачок газопроницаемости оболочки из кристаллического кварца при температуре -670 С объясняется образованием в образце трещин при превращении кварца р„, ~ а„,; газо- проницаемость же корундовой оболочки, прокаленной предварительно при 1300 'С, уменьшается плавно в соответствии с повышением вязкости азота. Из рассмотренного следует, что показатели газопроницаемости оболочки при температуре 20 'С и при температуре заливки не могут быть равнозначны.
Однако первый показатель может косвенно и приближенно характеризовать свойство проницаемости ее при рабочих температурах. При заливке форм в вакууме газопроницаемость оболочек может и должна быть ниже. Один из методов определения газопроницаемости ускоренным способом приведен на рис.
6.19 [34), Увеличивают газопроницаемость оболочек введением в суспензию выгорающих при прокаливании добавок. Теплофнзическне свойства оболочек. К этим свойствам относят теплоемкость, теплопроводность, тепловое расширение, теплоакку- 205 Рис. В.!В. Зависимость газопроницаемостн оболочки от температуры: 1 — из кристаллического кварца, прокалеииав; у и у' — ив злектрокоруидз, прокалеииви. соответственно нагрев й охламдеиие 3 мулирующую способность. Последнее служит собирательным теплофизическим свойством оболочки, называемым также тепловой активностью формы.
Т е п л о е м к о с т ь — свой, ство основы вещества, из кото- рого изготовлена оболочка. При В ВВВ ВВВ ВВВ ВВВ гавр гав е;с нагреве окислов и их сьедине- ний до 700 — 800 сС теплоемкость увеличивается примерно в 2 раза. При дальнейшем нагреве оболочки теплоемкость изменяется незначительно. Т е и л о п р о в о д н о с т ь характеризует скорость переноса теплоты в оболочке. Для капиллярно-пористых тел — оболочек различают истинную и эффективную теплопроводность.
Эффективная включает собственно теплопроводность (кондуктивную), перенос теплоты газами в капиллярах оболочки и передачу теплоты излучением внутри оболочки от зерна к зерну, через поры или капилляры. В горячей оболочковой форме последний способ теплопередачи имеет доминирующее значение.
В табл. 6.16 приведены экспериментальные данные, из которых видно, что образцы кристаллического кварца и корунда имели близкие значения теплопроводности, которые увеличиваются с повышением температуры оболочек. Рпс. В.19. Схема определенна гвзопроницаемости прн нагреве обравцов (метод ЗИЛав с н — образцы оболочки и кварцевой трубки, у — муфельиав печь;  — шланг резиновый с крапом; З вЂ” коллектор;  — гильза; б — бак с колоколом; у — манометр;  — термопара доа Таблица 6'./б теплопроводпоеть кварцевых и елеатрокорупдовых оболочек Теплопроводноегь оболочек. Вг1(н 'Ш в„.
'с при негреве А!епе 3!Ое 0,65 0,60 1,02 0,78 0,61 0,56 0,67 0,53 0,52 0,83 0,60 0,46 400 — 600 700 — 900 1400 — 1600 Т е р и и ч е с к о е р а с ш и р е н и е. Следует различать термическое расширение и расширение, как следствие полиморфных превращений при нагреве окисла. Исследования показывают, что для оценки термического расширения оболочек можно использовать данные, накопленные при изучении свойств технической керамики, Коэффициент термического расширения материала основы обусловливает термическую стойкость оболочек.
Т е п л о а к к у м у л и р у ю щ ее с в о й с т в о обо л оч к и характеризует интенсивность теплообмена с отливкррй, определяет продолжительность отвода теплоты перегрева отливки и отвода ее теплоты кристаллизации Е, (формула (6.1 ). Теплоаккумулирующее свойство оболочки характеризуется коэффициентом аккумуляции теплоты формой Ьо —— )г с~Х р, (6.10) где с, — теплоемкость формы, Дж/(кг 'С); )чр — теплопроводность формй, Вт/(м 'С); ре — плотность оболочки, кг/м'. Рассчитанные по формуле (6.10) значения Ь могут в 1,6 — 2 раза отличаться от экспериментальных, так как Ь сильно изменяется с изменением температуры и при температуре выше 700 'С доминирующая роль в теплопередаче пористых тел принадлежит теплоизлучению через поры оболочки.
Для инженерных расчетов продолжительности заливки и затвердевания отливок следует использовать экспериментальные значения Ь, приведенные в табл. 6.17. Следует учитывать, что продолжительность затвердевания отливки можно рассчитывать по формуле (6.1) только при условии, если оболочковую форму допустимо рассматривать как полубесконечное тело относительно толщины стенки отливки, т. е. когда нагретая оболочка в состоянии аккумулировать всю теплоту перегрева и затвердевания отливки. Химическая стойкость. Прн заливке с момента соприкосновения расплава с оболочкой и еще некоторое время на поверхности металла образуется окисная пленка вследствие взаимодействия расплава с кислородом воздуха.
После заливки продолжается окисление сплава и взаимодействие окислов его с окислами оболочки. Таблица бд7 Экеперимеитальиые аиачеиия аФ оболочковых Форм 628 0 ~ Цирков 20 760 ,837,3 ! 466,4 Плавленый кварц (НКС) 20 6,6. ФОРМИРОВАНИЕ ОБОЛОЧЕК Формирование оболочек включает: приготовление связующего и суспензии, смачивание ею блоков моделей, обсыпку блоков зернистым огнеупором, сушку оболочек. Приготовление связующего раствора. Связующее получают гидролизом ЭТС, для чего вводят воду.
Гидролнз — это процесс замещения содержащихся в ЭТС этоксильных групп (С,НьО) гидроксильными (ОН), содержащимися в воде. Гидролиз сопровождается поли- конденсацией (83, 100). Поликонденсация — объединение одинаковых или различных молекул в одну с образованием полимеров и выделением простейшего вещества, например воды, которая опять может вступать в реакцию гидролиза. Полимеризация †- объединение молекул, но в отличие от поли- конденсации не сопровождается выделением простейшего вещества. 208 В период затвердевания и после него продукты взаимодействия могут образовывать легкоплавкие эвтектики, которые будут заполнять капилляры оболочки', пропитывая ее.
Между отливкой и оболочкой образуется (по терминологии Б, Б. Гуляева) контактная зона, называемая также пригаром. Одновременно с окислением поверхности отливки и превращениями материала оболочки, как следствие этих процессов, на поверхности отливок и в их поверхностном слое образуются дефекты: окалина, которая повышает шероховатость поверхности отливок и снижает их размерную точность; обезуглероженный слой на глубине до 1 мм при литье углеродистых сталей; повышенное содержание фосфора в поверхностном слое отливок при добавках фосфатов в связующие растворы суспензнй для первого слоя; мнкротрещины на поверхности отливок из стали типа ХГСЛ (по нашему мнению, оии являются следствием обезуглероживания поверхности); питтинг — точечные углубления до 0,5— 0,6 мм, называемые также темными пятнами, на отливках из высоколегированных сталей.
6 Оболочка должна обладать химической стойкостью» исключающей образование отмеченных дефектов отливок. Группы С,Н,О и ОН в молекулах ЭТС н связующих растворах называют функцйональными. Первые могут быть замещены группами ОН, а вторые могут объединяться с образованием воды н новых соединений. Известно, что для протекания гидролиза н поликонденсации каждая молекула должна иметь не менее двух фун кциональных групп. При изучении связующих из ЭТС введены понятия: степень гидролиза, представляющая собой отношение количества замещенных зтоксильных групп С,Н,О, выраженного в процентах, к общему процентному содержанию их в ЭТС и отношение массы воды, необходимой для гидролиза, к массе зтоксильных групп ЭТС.
ЭТС и вода не растворяются друг в друге, при смешивании они расслаиваются и гидролиз может протекать только на поверхности раздела жидкостей при большом местном избытке воды. Образующиеся в результате гидролиза кремниевые кислоты, будучи совершенно нестойкими в водно-спиртовой среде, быстро коагулируют, образуя осадок (помутнение) или студень. ЭТС и вода, а также продукты гидролиза хорошо растворяются в спиртах и ацетоне. Поэтому гидролиз ЭТС для получения связую рис.
6.20. Схема гидролиэера и смесителн дли суспеиаии: 1 — бан; 2 — лоток длн нылевидиого материала; 8 — пневмопнлиндр; 4 — пусковое устрой ство; 5 — краи включении гндроприводв 4; 6 — гидропривод поворота бака; 7 — электро двигатель;  — крыльчатна; у — ренетка пола о92 Таблица бл8 Классификация связующих растворов НТС зю, е этс, % по массе Добавки к жидкости, % по массе Состоииие Орг-1 Раздель- ный 0,25— 0,35 0,56— 0,7 22 — 16 Спирт, ацетон илн их смесь То же Истинный раствор поли- этокснсиланов Антиис- пари- тель Орг-2 15 — 16 до 1,2 Совме- щенный Смесь истинных растворов полиэтоксисиланов и коллоидных растворов Преимущественно коллоидные системы Орг-3 16 — 14 То же Вода' ВС-! 0,65— 0,7 16 — !4 18 — 20 12 — 6 Смачиватель до 0,25 Смесь залей 3!Ов и поли- этокси- силоксанов Раздель- ный Совме- щенный То же ВС.2 ВС.З По рас- чету 12 — 8 Смачнватель до 0,1 Совмещ- енныйй То же ВС-1-К Вода 14 — 9 9 — 6 10 — 8 1Π— 8 ВС-2-ф ВС-3-фк ВС 4-ажф ВС-5-ахф 210 щих растворов проводят подкисленным раствором воды в спирте или ацетоне.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
