Кварцевая керамика - Пивинский Ю.Е.
Скачать (прямая ссылка):
кф= AV,Ax см3/мин/см2, (46)
F
где АУ/Дт — расход воды в литнике за определенный интервал времени, сма/мин; F — площадь поверхности отливки или формы, см2.
По данной методике может быть установлен и исходный коэффициент фильтрации литейной формы (без массы).
Влияние пористости набираемой массы
В общем виде временная зависимость толщины слоя набранной массы h в процессе шликерного литья выражается [150—154] формулой
h = k V т", (47>
где т — продолжительность литья;
k — коэффициент, зависящий от различных факторов, определяющих скорость литья. Одним из основных факторов, определяющих скорость литья, является пористость (плотность) набираемой массы. Пористость массы или отливки определяется в свою очередь реологическими свойствами, стабилизацией, коагуляцией суспензии, дисперсностью твердой фазы в ней.
При шликерном литье кварцевой керамики существенное влияние на пористость отливки (и, соответствен-
117
но, на скорость литья) оказывает степень стабилизации суспензий. На рис. 53 показана кинетика литья на основе суспензий с различной продолжительностью стабилизации. Из рисунка следует, что отмечается существенная разница в скорости литья, если сравнивать нестаби-лизированную (кривая 12) и стабилизированную (кривая 4) суспензии. К примеру, если отливка с к = 6 мм в первом случае набирается за 45 мин, то во втором —за 152
О 40 80 120 160 200 240 280
т, мин
Рис. 53. Кинетика набора массы для среднедвоперсной вы-соколлотной (рс =1,92 г/ем3) суспензии, кварцевого стекла, полученной одностадийным методом с различной продолжительностью стабилизации:
/ — электрофоретическое формование; 2— исходная, ласта-билнэврованяая; 3—6,5 ч; 4—120 ч
мин. Соответствующие значения плотности отливок для этих суспензий равны 1,88 и 1,95 г/см3 (пористость 14,5 и 11,5%). На том же рисунке в качестве сравнения показана и скорость электрофоретического формования из стабилизированной суспензии [81]. Влияние, аналогичное показанному на рис. 53, стабилизация оказывает и на суспензии, полученные методом суспендирования. Однако в данном случае скорость литья в десятки раз больше, что обусловлено большей пористостью отливок.
Отмечается хорошее соответствие между показателями вязкости суспензии, величина которой регулируется продолжительностью и интенсивностью перемешивания и скоростью набора массы. Последнее проиллюстрирова-нонарис. 54 для суспензии, полученной суспендировани-ем. Указанная зависимость обусловлена следующим.
118
Меньшая вязкость суспензии при равной ее концентрации обусловливает большую плотность упаковки массы при наборе (меньшую пористость), что в свою очередь замедляет скорость набора массы [81].
Рис. 54. Зависимость пористости отливок (/) и продолжительности литья отливок толщиной 14 мм (2) от условной вязкости суспензии кварцевого стекла, полученной суспен-дироваинем (рс =1,72 г/ом3; до 5 мкм — 20%; >63 мкм —
5,1%)
Существенное влияние на плотность отливки и скорость литья оказывает рН суспензии, что показано на рис. 55. При этом для регулировки рН применялась соляная кислота (при рН ниже 5,3) ЫН4ОН при рН выше 5,3. Как следует из рисунка, максимальные значения ротл и т соответствуют области рН =4,5-7-6. Значительная коагуляция суспензий (в области низких значений рН) приводит к резкому падению р0Тл и росту скорости литья.
Существенное замедление скорости литья наблюдалось при применении вибрации. Последнее обусловлено повышением при этом плотности набираемой массы. Литье из суспензий с добавкой поверхностно активного вещества (триэтаноламина) приводило к росту скорости набора массы и к пропорциональному увеличению пористости набираемой массы.
На рис. 56 дана скорость литья в зависимости от пористости для двух суспензий сравнимой дисперсности, пористость отливок и скорость литья для которых регулировалась стабилизацией (кривая /) и рН (кривая 2). В области указанной пористости отливок скорость набора массы может отличаться в 50 раз. Особенно резкое за-
119
медление скорости литья наблюдается при пористости отливки ниже 12—13%. Таким образом, все факторы, способствующие повышению плотности отливки в такой же степени уменьшают скорость литья и наоборот.
200
160
^ во
1,95
1,9
4
¦|/,8
/ яг
У
4 РН
300
I 200
<
У4
100
\ \
\ V
\ 2
¦——¦<!
14
22
, /о
Рис. 55. Зависимость плотности отливки (/) и продолжительности литья образцов с к = = 8,5 мм (2) и рН средиедиспер'с-ной суспензии (рс =1,88 г/см3)
Рис. 56. Зависимость продолжительности литья образцов с Л = =8,5 мм от пористости отливки: У — среднедисперсная суспензия; рс—1,93 г/см3; г —то же; рс ~ 1,88 г/ом3
Влияние дисперсности твердой фазы
Скорость литья во многом определяется и дисперсностью твердой фазы в суспензии. Последнее показано на рис. 57 для случая литья из высокоплотных крупно-и тонкодисперсных суспензий (кривые 1, 4) и их смесей (кривые 2, 3). Указанные суспензии по дисперсности охарактеризованы содержанием в них частиц размером до 5 мкм. Продолжительность формования отливки толщиной 10 мм из токнодисперсной суспензии (кривая 4) в 2,5 раза больше, чем из крупнодисперсной (кривая /). Характерно, что при этом пористость отливок из тонкодисперсной суспензии значительно выше, чем из крупнодисперсной (10,2 и 14% соответственно). Это свидетельствует о том, что в случае существенной разницы в дисперсности твердой фазы последняя может играть большую роль, чем указанная разница в плотности (пористости) набираемой массы.
