Файл: Медведев Я.И. Технологические испытания формовочных материалов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 153
Скачиваний: 1
скорость затвердевания которых определяется природой и соот
ношением |
компонентов и не зависит от окружающей |
атмосферы |
и объема |
стержня. Живучесть самотвердеющих смесей |
является |
основным параметром, ограничивающим цикл производства стерж ней и форм и, следовательно, определяющим необходимую меха низацию и автоматизацию процесса. К сожалению, в настоящее время нет установившихся методов количественной оценки живу чести смеси; в большинстве случаев ееопределяют визуально по весьма субъективным критериям. Так живучесть жидких смесей
определяют по |
времени, |
||||||
в течение которого в смеси |
|||||||
сохраняется |
неразрушив- |
||||||
шаяся |
пена; однако задол |
||||||
го |
до |
|
момента |
полного |
|||
разрушения |
пены |
смесь |
|||||
теряет |
свое основное свой |
||||||
ство — текучесть. |
За |
ха |
|||||
рактеристику |
|
живучести |
|||||
уплотняемых |
|
жидкосте- |
|||||
кольных |
смесей |
предла |
|||||
гают принимать |
толщину |
||||||
корки |
(в мм), |
образовав |
|||||
шейся |
|
после |
|
выдержки |
|||
смеси |
в |
течение |
24 |
ч в ат |
|||
мосфере цеха |
[40]. |
Такая |
|||||
характеристика |
не |
дает |
|||||
представления |
об |
измене |
|||||
нии |
какого-либо свойства смеси, еще пригодной к употреблению, |
а определяет только скорость затвердевания смеси в данных конкретных условиях.
Более обоснованным является метод оценки живучести смеси, применяемый в литейной лаборатории бельгийской фирмы «Кок- кериль-Угре-Провиданс». Из приготовленной самотвердеющей смеси через определенные интервалы времени изготовляют об разцы, которые выдерживают в течение 24 ч, после чего подвергают испытанию на прочность. Время, прошедшее с момента приготов ления смеси до момента изготовления образцов, прочность кото рых оказалась на 15% ниже прочности образцов, приготовленных сразу же, характеризует живучесть смеси. На рис. 69 приведен метод определения живучести стержней смеси с фурановой смо
лой (живучесть |
5 мин) и |
формовочной жидкостекольной |
смеси |
с отвердителем |
(живучесть |
15 мин). |
|
Изложенный |
выше метод может быть положен в основу |
опре |
деления живучести любой смеси. Действительно, любая формовоч ная или стержневая смесь имеет нижний предел применимости,
ограничиваемый каким-либо свойством |
(текучестью, прочностью |
||
и |
т. д.). Время, в течение которого интересующее |
нас свойство |
|
в |
результате процессов, происходящих |
в самой |
смеси, или в |
|
8* |
|
115 |
результате воздействия окружающей среды (ее температуры, влажности, газонасыщенности и т. п.) изменится от среднего до нижнего допустимого значения, можно обоснованно называть живучестью смеси. Нижний предел применимости смеси устанав ливают исходя из реальных условий производства. Тогда живу честь жидкой смеси будет определяться не моментом исчезнове ния последнего пузырька пены, а временем, по истечении которого, начиная с приготовления смеси, могут быть залиты стержневые ящики и получены стержни удовлетворительного качестве (без спаев и недоливов).
Подобная оценка живучести позволит сравнивать результаты
различных исследований |
и устранить |
элемент субъективности |
|
в определении |
качества |
смеси. |
|
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРОТИВОПРИГАРНЫХ КРАСОК1 |
|||
Плотность, |
объемная |
концентрация |
наполнителя и вязкость. |
В литейном производстве наиболее распространенным, а часто и единственным свойством, контролируемым при приготовлении краски, является ее плотность. Это свойство определяют либо при помощи стандартных ареометров, либо взвешиванием извест ного объема краски.
Плотность краски зависит от плотности огнеупорного напол нителя и плотности жидкой фазы (раствора связующего и стаби
лизирующих добавок в растворителе), а также от их |
соотношения |
|||||||||
в краске. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Плотность |
любой |
краски |
можно |
рассчитать по |
формуле |
|||||
|
|
|
|
|
Pi |
і Р2 і |
, і |
Pi |
|
(59) |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
Yi |
Y2 |
' |
Y< |
|
|
где pi, |
Pi, |
• |
• •, |
Pi — доля |
компонентов |
в |
составе |
краски; |
||
Ті» |
Ї 2 > |
• • |
•> Ті |
— плотность каждого |
компонента. |
Основное назначение противопригарной краски состоит в том, чтобы после нанесения и высыхания на поверхности формы обра зовался сплошной защитный слой необходимой толщины. Сле довательно, критерием, определяющим сплошность и толщину сухого слоя краски, является объемная концентрация огнеупор ного наполнителя. Используя краски с одинаковой плотностью, но с наполнителями разной плотности, получают слой краски раз личной толщины. Поэтому плотность как характеристика имеет смысл для одной какой-либо краски с узким интервалом колеба ний по составу и только в очень редких случаях может быть харак теристикой группы однородных красок.
Например, плотность цирконовых красок, содержащих 60 об. % наполнителя, при использовании в качестве жидкой фазы раство-
1 Экспериментальные данные, приведенные |
в |
этом разделе, получены |
в ЦНИИТМАШе совместно с А. М. Ляссом и Н. |
Н. |
Кузьминым. |
ров жидкого стекла плотностью 1,15; 1,28 и 1,38 г/см3 |
составляет |
|||
соответственно |
2,10; 2,27 и 2,40 г/см3. Таким образом, |
плотность |
||
в |
этом случае |
является характеристикой не цирконових |
красок |
|
на |
растворе жидкого стекла вообще, а только цирконовой |
краски |
с заданным содержанием наполнителя на растворе жидкого стекла данной плотности.
Цирконовые |
краски, содержащие 60 об. % наполнителя, |
с 2, |
4 и 6%-ными |
растворами поливинилбутираля в качестве жидкой |
|
фазы, имеют плотность соответственно 1,65; 1,66 и 1,67 г/см3, |
т. е. |
колебания составляют менее 1 % от среднего значения и могут не учитываться.
•В этом случае плотностью можно характеризовать группу цирконовых поливинилбутиральных красок при заданном содер жании наполнителя.
Однако близкие по плотности и одинаковые по объемной кон центрации наполнителя краски будут обладать различными тех нологическими свойствами (стойкостью против оседания и крою щей способностью) в зависимости от вязкости.
В табл. 17 и 18 приведены примеры существенного изменения вязкости при постоянной плотности и изменения плотности при постоянной вязкости.
Данные табл. 17 и 18 убедительно доказывают необходимость одновременного контроля плотности краски и ее вязкости.
Таблица 17
Плотность и вязкость цирконовой жидкостекольной краски
С о д е р ж а н и е ц и р к о н а
jв к р а с к е |
|
вес. % |
об. % |
в |
в |
П л о т н о с т ь в |
г/см3 |
растворов жидкого стекла |
краски |
Вязкость Iфаски по ВЗ-4 в сек
70. |
33,8 |
1,15 |
2,35 |
18 |
65 |
31,3 |
1,28 |
2,35 |
23 |
60 |
29,2 |
1,38 |
2,35 |
42 |
55 |
27,9 |
1,44 |
2,35 |
120 |
Таблица 18
Плотность и вязкость цирконовой краски на поливинилбутирале (ПВБ)
Со д е р ж а н и е
вк р а с к е
вв е с . %
циркона |
жидкой фазы |
50 |
50 |
70 |
30 |
60 |
40 |
76 |
24 |
78 |
22 |
Содержание ПВБ в жидкой фазе в вес. % |
Вязкость краски по ВЗ-4 в сек |
Плотность крас ки в г/см3 |
4 |
20 |
1,43 |
2 |
20 |
1,96 |
6 |
90 |
1,67 |
4 |
90 |
2,21 |
2 |
90 |
2,31 |
Вязкость любой жидкости, в том числе и формовочной |
краски, |
||
может быть выражена в физических единицах: пуазах (1 |
н-сек/м2) |
||
или стоксах |
(1 см2/сек). |
Определение вязкости производится на |
|
специальных |
приборах-вискозиметрах. |
|
|
На практике часто |
применяют различные условные |
единицы |
вязкости. В СССР наиболее часто выражают вязкость в градусах Энглера (°Е). Число градусов Энглера представляет собой отноше ние времени истечения 200 см3 испытуемой жидкости ко времени
истечения 200 см3 воды, взятой при 20 °С. Эту условную вязкость приближенно можно перевести в динамическую вязкость т) в пуа зах или в кинематическую вязкость v в стоксах по формулам
V
(60)
(61)
где Е — вязкость |
в °Е; |
|
у — плотность |
жидкости в |
г/см3. |
В настоящее время для определения условной вязкости при |
||
меняют так называемые воронки |
ВЗ емкостью 100 см3. Диаметр |
отверстия воронки, через которое вытекает жидкость, зависит от консистенции жидкости. Для жидкостей типа формовочных кра сок наиболее удобны воронки с отверстием диаметром 4 мм (ВЗ-4). С некоторым допущением (если пренебречь разницей высот стол бов жидкости в вискозиметре Энглера и воронках ВЗ) вязкость жидкости может быть выражена в градусах Энглера, а затем пере считана в пуазы или стоксы и при определении ее на воронках ВЗ. Однако часто на практике ограничиваются выражением условной вязкости временем, необходимым для истечения жидкости из воронки.
Известно применение вискозиметров иных размеров: например, вязкость некоторых красок определяют на воронке емкостью 50 см3 с отверстием диаметром 1,8 мм [97].
Седиментационная устойчивость. Под седиментационной устой чивостью противопригарных красок в литейном производстве под
разумевается скорость расслоения -составляющих |
краску фаз и |
в первую очередь скорость оседания огнеупорных |
наполнителей. |
Эта характеристика краски является важной с практической точки зрения, так как определяет не только удобство работы с краской, но и качество наносимого на форму слоя.
Устойчивость краски против оседания, или седиментационная устойчивость, является комплексным свойством и зависит от мно гих факторов: вязкости и плотности жидкой фазы, плотности, размера и формы частиц огнеупорного наполнителя, физико-хими ческого взаимодействия жидкой фазы с наполнителем.
В литейном производстве устойчивость красок характеризуют, как правило, их однородностью, т. е. постоянством концентрации наполнителя по высоте сосуда в течение соответствующего времени. Практически устойчивость красок определяют в цилиндрах заме ром отстоя жидкой фазы или осадка противопригарного наполни теля, образовавшихся через соответствующее время, в абсолютных единицах или в процентах высоты сосуда [97, 162 и др. ]. К сожа лению, в указанных работах использовали различные по высоте сосуды и разную продолжительность отстаивания, что не позво ляет сравнивать полученные результаты. Кроме того, этот метод определения устойчивости в достаточной мере субъективен, так
как иногда трудно установить четкую границу между отстоем (или осадком) и оседающим наполнителем.
Некоторые японские литейщики устойчивость красок оцени вают по кривым, показывающим кинетику расслоения краски (суспензии) на отстой и осадок (рис. 70).
П. Г. Лузин за критерий устойчивости принимал время, по истечении которого краска становилась непригодной к употребле нию без дополнительного перемешивания [82].
Недостатком перечисленных методов является то, что они не дают представления о количественном распределении твердых
частиц |
наполнителя |
по вы |
|
|||
соте, |
а |
также не могут |
быть |
|
||
применены в случае |
исследо |
|
||||
вания |
непрозрачных |
красок. |
и |
|||
Из |
нескольких |
методов |
||||
определения |
скорости |
осаж |
6 |
|||
дения |
|
наполнителя |
наилуч |
|
||
шим |
признан метод |
седимен- |
|
|||
тационных |
весов (рис. |
71). |
|
|||
На одном плече весов укреп |
|
|||||
лена |
чаша /, помещаемая в |
|
||||
сосуд 2 с краской. Для равно |
t |
|||||
весия на втором плече |
смон- |
|||||
тированы чаша 3 и цепочка 4, |
р и с . 71. Седиментационные [весы |
|||||
связанная с тросиком 5. |
При |
|
||||
осаждении наполнителя |
равновесие нарушается; его восстанав |
ливают перемещением тросика и удлинением цепочки. Вес цепочки 100 г, длина 1000 мм; перемещение цепочки на 10 мм соответ ствует изменению веса на 1 г.
Изменение длины цепочки определяют ло шкале 6, которая мо жет быть отградуирована в единицах веса. Измерения проводят через соответствующие промежутки в течение необходимого вре мени.
Промышленностью выпускается специальный прибор, называе мый торсионными весами, позволяющий проводить измерения,