Файл: Медведев Я.И. Технологические испытания формовочных материалов.pdf

Гидратационная вода, будучи адсорбционно связанной, обла­ дает свойствами, отличными от свойств обычной воды: не раство­ ряет электролиты и другие вещества, ее плотность значительно больше единицы, а температура замерзания ниже 0° С, кроме того, она обладает свойствами упругого твердого тела. Толщина адсорбированного слоя воды составляет несколько сотен моле­ кулярных диаметров; адсорбционные свойства воды ослабляются по мере удаления от поверхностного молекулярного слоя. Одно­ временно с выделением тепла адсорбция сопровождается также некоторым сжатием (контракцией) системы коллоидное тело— жидкость; объем набухшего тела меньше суммы объемов погло­ щенной жидкости и адсорбента.

Вторая стадия набухания коллоидных тел происходит без выделения тепла и сжатия системы. Вода, поглощенная во второй стадии, называется осмотической. Свойства этой воды не отли­ чаются от свойств обычной жидкости. Такими же свойствами обладает так называемая иммобилизованная жидкость, которая находится внутри ячеек при образовании коллоидного тела.

Физико-механическая связь обусловливается действием капил­ лярных сил и сил смачивания. Первые зависят от поверхностного натяжения жидкости и капиллярного давления, а вторые опре­ деляются в основном природой и состоянием поверхности кон­ тактирующих материалов. Соотношение между капиллярной и поверхностно-связанной водой не одинаково у глин различных месторождений и изменяется в пределах примерно 0,3—2,0 [1].

Мелкозернистые пески могут содержать 14—16% капилляр­ ной воды.

В некоторых случаях формовочные материалы (краски, пасты, разведенная глина огнеупорные покрытия при литье по выплав­ ляемым моделям и др.) могут содержать гравитационную (меха­ нически захватываемую) влагу, последняя может произвольно удаляться под действием силы тяжести. В обычных формовочных смесях гравитационная вода отсутствует.

Формовочные смеси содержат влагу, удерживаемую различ­ ными формами связи. Однако существующие методы контроля влажности не позволяют дифференцировать ее по формам связи. В подавляющем большинстве случаев под понятием «влажность» формовочной смеси подразумевают содержание в ней воды, удер­ живаемой физико-химической и физико-механической связями.

ПРЯМЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ

Прямые методы контроля влажности формовочных смесей основаны на непосредственном разделении материала на сухое вещество и воду, например сушкой или химической реакцией.

Наиболее распространенным и простым методом является метод определения потери веса образца при его воздушно-тепло­ вой сушке. Образец необходимо выдерживать до достижения

постоянного веса, т. е. до установления равновесия между вла­ гой, содержащейся в материале, и влагой окружающей атмо­ сферы печи. Однако достижение постоянного веса образца требует сравнительно длительной сушки, и на практике чаще используют ускоренную сушку при повышенной температуре.

По ГОСТу 2189—62 регламентируются нормальный и уско­ ренный методы испытаний формовочных смесей.

При нормальном методе навеска смеси 50 ± 0,01 г, помещен­ ная в предварительно высушенные и взвешенные фарфоровые чашки или стеклянные стаканы, высушивается до постоянного

Образцы сушат в лабораторных шкафах, нагреваемых элек­ тричеством, инфракрасными лучами или токами высокой ча­ стоты. В последнем случае шкаф может быть выполнен прозрач­ ным из органического стекла; в нем одновременно высушиваются 12 образцов за 8—10 мин.

Во ВНИИЛИТМАШе разработан прибор модели 062 для ускоренного определения влажности смеси, основанный на ин­ фракрасном облучении образца. Скорость проведения анализа — 3 мин. Прибор выпускается Усманским механическим заводом.

Для сокращения цикла сушки образцов и трудоемкости опре­ деления влажности используют также специальные электриче­ ские шкафы, работающие вместе с весами, вмонтированными в них (рис. 1). В шкафу одновременно можно сушить до посто­ янного веса 10 образцов. Точность замеров составляет ± 0 , 1 % (абсолютных) при длительности испытания 30 мин [175]. Шкафы работают при усиленной циркуляции воздуха, который пред­ варительно подсушивается пропусканием через слой геля крем­ ниевой кислоты.

Ускоренный метод определения влажности может быть также основан на интенсификации процесса сушки образцов за счет пропускания через них нагретого до 200° С воздуха. Для про­ ведения испытаний используют прибор типа прибора Грубба или вентиляторные приборы. Нагрев воздуха производится электри­ ческой спиралью.

Наиболее существенные недостатки приборов, основанных на пропускании воздуха через образец, следующие: а) при повы­ шенной температуре сушки из навески удаляется не только механически удерживаемая вода, но и часть кристаллизационной воды, а также некоторые летучие составляющие связующих; б) выдувание мелких частиц песка из навески увеличивает пока­ затель влажности смеси; в) пропускаемый через образец воздух

9

Рис. 1. Полуавтоматический шкаф, работающий а паре с весами:

в образце и занижать влажность смеси; г) зависимость резуль­ татов опыта от формы чашек и величины навески, возможность окисления веществ за счет поглощения кислорода из воздуха, значительное влияние влажности теплоносителя — воздуха на конечную влажность высушиваемого образца; д) невозможность удаления всей воды из коллоидных частиц смеси, образование на поверхности навески непроницаемой для влаги корки; е) адсорб­ ция высушенным образцом влаги из воздуха до момента взве­ шивания.

Попытка вести сушку образцов способами, отличными от спо­ собов высушивания смеси в печах, не исключает упомянутых