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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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

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,