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

Кроющая способность. Под кроющей способностью формовоч­ ных красок понимается равномерность распределения краски и хорошее сцепление ее с поверхностью формы и стержня. Такое определение кроющей способности красок не может считаться исчерпывающим, поскольку оно не раскрывает тех количествен­ ных критериев, которые должны обеспечить обусловленные этим определением качественные требования.

В лакокрасочной промышленности кроющая способность («укрывистость») определяется как свойство краски при нанесении ее тонким равномерным слоем делать невидимым цвет окрашивае­ мой поверхности. Однако нужно учитывать, что свойства окраши­ ваемой поверхности литейных форм имеют свою специфику и существенно отличаются от свойств поверхностей, окрашивае­ мых лаками и малярными красками. Литейная форма значительно более шероховата и пориста, что требует более толстого слоя краски для обеспечения невидимости окрашиваемой поверхности. Пори­ стость формы вызывает развитие процессов фильтрации жидкой фазы краски в поры и обеднение связующим слоя покрытия.

Однако иногда литейщики все же используют методы лакокра­ сочного производства, например кроющую способность опреде­ ляют методом выливания краски на наклонную стеклянную пла­ стину; по характеру получаемой поверхности судят о качестве краски. П. Г. Лузин рекомендует для определения кроющей спо­ собности красок прибор — криптометр, принцип которого осно­ ван на отыскании наименьшей толщины слоя краски, достаточной для полного покрытия поверхности формы [82].

Способность красок покрывать поверхность формы опреде­ ляют также при помощи проволочных сеток. Сетки окунают в краску и сразу извлекают. Качество краски оценивают по отно­ шению числа закрытых клеток сетки к общему числу клеток.

Во всех описанных выше методах условия испытания не соот­ ветствуют реальным условиям литейного производства. Очевидно, до сих пор не найдены критерии оценки кроющей способности краски, поэтому в большинстве случаев это важное свойство определяют методом пробных окрасок и сравнением с каким-либо эталоном.

Чаще всего кроющую способность оценивают по внешнему виду окрашенного кистью сухого стандартного цилиндрического об­ разца. Краска должна образовать на поверхности образца одно­ родный слой без потеков и намывов. После сушки при 100—120° С слой краски не должен трескаться и отслаиваться, осыпаться и пачкать руки при легком трении [18].

Кроющая способность, вероятно, зависит от физических свойств самой краски (вязкости, плотности) и свойств окрашиваемой формы (пористости, смачиваемости и т. п.) Свойства краски и окра­ шиваемой поверхности (формы) будут определять в первую оче­ редь глубину проникновения краски в поры смеси, толщину обра­ зующегося слоя и равномерность распределения краски по поверх-

ности. Прочность самого слоя и прочность его сцепления со смесью, трещинообразование в слое краски и осыпаемость при сушке относятся к группе физико-механических свойств, которые рас­ смотрены в соответствующих главах книги.

Следовательно, для оценки кроющей способности необходимо определять толщину слоя и глубину проникновения краски в форму, что легко осуществить любым микроскопом (или биноку­ лярной лупой) с небольшим увеличением. Равномерность распре­ деления краски по поверхности формы можно определить только визуально. При этом необходимо учитывать, что чем толще слой, тем меньше глубина проникновения краски в поры. Естественно, что с увеличением плотности (увеличение объемной концентрации наполнителя) уменьшается глубина проникновения краски и уве­ личивается толщина слоя (при данной вязкости жидкой фазы).

Несколько неожиданным кажется тот факт, что при данной плотности глубина проникновения краски и толщина слоя возра­ стают с уменьшением вязкости жидкой фазы (например, с умень­ шением концентрации поливинилбутираля).

ЧАСТЬ ВТОРАЯ

СВОЙСТВА ФОРМОВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

Г л а в а V I

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СМЕСЕЙ

ОСОБЕННОСТИ ИСПЫТАНИЯ ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

При заливке металла стенки формы и стержни подвергаются интенсивному прогреву. Различные участки формы и ее слои прогреваются в различной степени. Поэтому знание закономер­ ностей изменения прочности смесей в нагретом состоянии пред­ ставляет особый интерес, так как они характеризуют поведение смесей в условиях, близких к реальным.

шению прочности. К первым относятся испарение растворителя, некоторые химические процессы, ко вторым — процессы выгора­ ния связующего, расплавления и т. д. Например, прочность сме­ сей с жидким стеклом, нагретых до 200—300° С, несколько выше исходной прочности вследствие дополнительного испарения влаги и упрочнения геля, связывающего зерна песка. При дальнейшем нагреве (до 400—500° С) прочность начинает резко уменьшаться в результате обезвоживания геля до такого предела, при котором он теряет связующие свойства. При высоких температурах (800° С и выше) смесь с жидким стеклом обладает практически нулевой прочностью, так как связующее (силикат натрия) расплавляется и связь между зернами песка разрушается.

Характер изменения прочности смеси в нагретом состоянии различен для разных смесей (для разных связующих и наполни­ телей), а также при разных температурах. Если, например, проч­ ность смеси с органическими связующими при низких температурах будет возрастать при увеличении содержания связующего, то при высоких температурах увеличение связующего в смеси не приведет к повышению прочности последней. В то же время боль­ шое значение имеет и скорость нагрева (рис. 73). Высокочастот­ ные генераторы позволили резко сократить продолжительность нагрева образцов смеси (от 7—15 мин при обычном способе на­ грева до 1 мин). Кроме того, было обнаружено, что максимум прочности исчезает, и прочность смеси при высоких температурах и быстром нагреве мало отличается от прочности при комнатных

температурах. Важные для практики прочностные характеристики смесей еще недостаточно изучены, а испытания смесей на прочность

в период заливки испытывают и наибольшие механические воз­ действия.

ОБЩАЯ ПРОЧНОСТЬ

Предел прочности при сжатии. Определять предел прочности при сжатии сырых образцов нет необходимости, так как при на­ греве последние высыхают и приобретают прочность сухих сме­ сей. Поэтому все известные методы предусматривают испытания предварительно высушенных образцов или отвержденных иным способом, например продувкой С 0 2 .

Созданием методов и приборов для испытания формовочных смесей на прочность при высоких температурах занимались мно­ гие исследователи. Наиболее удобный и универсальный автомати­ ческий прибор УС-700 был создан в ЦНИИТМАШе [90]. Прибор предназначен для определения предела прочности образцов при сжатии, деформации образцов в процессе приложения к ним нагрузки, объемных изменений образцов при нагреве без прило­ жения нагрузки и при постоянной нагрузке (рис. 74). Эти испы­ тания можно проводить при температурах до 1300° С.

с двух сторон. Максимально получаемая на приборе нагрузка 700 кгс позволяет испытывать образцы с пределом прочности при сжатии до 100 кгс/см2. Для более точных испытаний образцов

сразличной прочностью предусмотрены две шкалы: одна до 350 кгс

идругая до 700 кгс. На приборе можно испытывать образцы при двух скоростях нагружения: при двух грузах на маятнике 15

скорость нагружения составляет 184 кгс/мин, а при четырех грузах — 368 кгс/мин.

Прибор тарируют при помощи эталонного динамометра. От­ клонение показаний прибора от показаний эталонного динамо­ метра не должно превышать ± 1 % .

Испытания на приборе проводят следующим образом. Печь нагревают до заданной температуры. Образец устанавливают на нижнюю керамическую колонку и подводят к верхней колонке так, чтобы между образцом и верхней колонкой оставался зазор 0,3—0,5 мм Этот зазор необходим для свободного расширения формовочной смеси при нагреве до начала приложения нагрузки. На образец устанавливают предварительно нагретую печь; при этом несколько снижается температура печи, но за 2—3 мин она вновь поднимается до заданной величины. Образец выдержи­ вается в печи в течение 10 мин, чтобы прогрев произошел по всему объему. Затем к образцу прикладывается нагрузка, увеличиваю­

ния ленты) — деформация. Следовательно, помимо предела проч­ ности, кривая позволяет определить деформацию образцов при высоких температурах, в том числе деформацию к моменту разру­ шения образца. Для этого из точки 3, соответствующей максималь­ ной прочности, опускают вертикаль на ось ординат (точка 2). Отрезок а, соединяющий точки 1 и 2, определяет величину дефор­ мации испытуемого образца и деформации прибора при подъеме верхнего штока во время передачи нагрузки на маятниковую систему. Деформация прибора обозначена на рис. 74, б отрезком в и определяется путем установки на прибор вместо образца из фор­ мовочной смеси металлического цилиндра тех же размеров; по­

на сжатие смеси при высоких температурах, например прибор Диттерта. Отличаясь конструктивно, все они имеют такую же схему испытания, что и прибор, описанный выше.