Кварцевая керамика - Пивинский Ю.Е.
Скачать (прямая ссылка):
160
1 .........
1 47
2 \,
7,92 1,96 рс,г/смЗ
2р
Рас. 59. Зависимость продолжительности литья образцов с толщиной 8,5 мм (/) и расхода суспензии в литни-коаой прибыли при литье (¦?) от плотности суспензии кварцевого стекла
ется. К примеру, на основе зернистых суспензий с р0 = =12,03 г/см3 толщина отливки 8 мм достигается за 15 мин литья [73], несмотря «а малую пористость массы (10%).
На рис. 60, по данным [28], показана скорость литья как при атмосферном давлении (кривая 4), так и при различном значении избыточного давления. В области, изученных давлений представляется возможным ускорить литье при /г = 10 мм более чем в четыре раза.
Исследования влияния температуры суспензии на скорость литья образцов толщиной 14 мм показали, что увеличение температуры с 2 до 25°С увеличивает скорость литья на 80%, а с 2 до 40°С —на 120%. Плотность отливки при этом не изменилась.
Сушка отливок. В отличие от шликерного литья других керамических материалов, при литье кварцевой керамики представляется возможным получить отливки с влажностью 4—8% и очень малой усадкой при сушке (до 0,05%). Благодаря этому процесс сушки высокоплотных отливок протекает быстро даже при комнатных условиях. Например, после 20—50-ч сушки крупногабаритных отливок достигается их влажность, меньшая 1%. С целью интенсификации ее можно проводить и в сушиль-
124
ных шкафах. При температуре 100—1 КУС сушка заканчивается за несколько часов.
Приведенные данные относятся к отливкам, полученным из среднедисперсных и крупнодисперсных суспензий. С повышением дисперсности твердой фазы увеличиваются усадки отливок при сушке, что может сопровождаться их растрескиванием, вследствие возникающих существенных напряжений. Существует определенная зависимость между габаритными размерами отливки и максимальной ее усадки при сушке, при которых сохраняется целостность. К примеру для полых отливок с А = =20 мм и длиной 1000 мм
линейная усадка не должна превышать 0,5%. Такой усадке соответствует определенный зерновой состав суспензии.
30 ' 60 т. мин
Рис. 60. Скорость набора массы в зависимости от величины приложенного давления:
/ — 4,2 кгс/см'; 2 — 2,8 кгс/омг; 3— 1,4 кгс/см2; / — атмосферное
Плотность шликерных отливок
Уплотнение керамических систем
Основные стадии керамической технологии могут рассматриваться, с одной стороны, как процессы постепенного уплотнения дисперсных материалов из порошкообразного состояния в компактное тело и, с другой стороны, как процессы, изменяющие виды контактов в пространственных дисперсных структурах. Каждый из этих процессов (подготовка массы с определенным зерновым составом, формование, сушка, обжиг) опеделен-ным образом способствует получению готового материала с требуемой степенью плотности (пористости) за счет качественно различных механизмов уплотнения. Доля уменьшения пористости системы на каждой из стадий технологического процесса может быть различной и определяется рядом факторов: методом формования, видом исходного материала, требуемой конечной- плотностью материала и пр, . ' чЬ;.
125
Целесообразно ввести понятие показателя степени объемного заполнения керамической системы твердой фазой (ф), под которым принимается отношение объема твердой фазы Уф.т к о'бъему керамической системы Укс т. е.
ф = Ут.ф/Ук.с (50)
Под показателем ф для порошков принимается &уш для суспензий С», для отливок и обожженного материала Рота-
На рис. 61 в общем виде представлена зависимость показателя ф на различных технологических стадиях для случая формования кварцевой керамики шликерным литьем. Коэффициент упаковки исходных порошков или
I Е Ж Ш 7
Рис. 61. Обобщенная схема уплотнения керамических систем на различных стадиях технологии в случае формования кварцевой керамики шликерным лятьем:
/ — для суспензий, полученных методами одностадийным илн предельного насыщения со стабилизацией; 2 — для суспензий, полученных другими методами: / — порошки; // — суспензии; /// — лнтье; IV — сушка, V — спекание
кускового стекла, применяемых для шликерного литья, как правило, находится в пределах 0,2—0,4. Объемная концентрация твердой фазы в суспензии, как и относительная плотность полуфабриката при литье и сушке имеют большие различия в зависимости от метода получения суспензии и технологических параметров процесса. Как следует из рисунка, в случае применения стабилизированных суспензий, полученных методами одностадийным или предельного насыщения (область /), уже на
126
Стадии суспензии могут быть достигнуты показатели ф в пределах 0,70—0,85, а при литье этот показатель увеличивается до 0,83—0,93. В то же время аналогичные показатели для суспензий, полученных другими методами (область 2), значительно ниже.
Для большинства керамических материалов большая доля уплотнения системы обычно относится к процессу спекания. К примеру, усадка при спекании, необходимая для получения плотноспеченного материала, составляет обычно до 30—50% (объемн.). При получении же кварцевой керамики представляется возможным перенести основную долю уплотнения на стадии получения суспензий и литья. Это имеет исключительное значение, особенно при получении плотноспеченных или крупногабаритных изделий. Для сокращения усадок и деформации изделий в процессе их спекания стремятся получить, максимально плотный полуфабрикат на стадии формования. В случае кварцевой керамики повышенная плотность отливки благоприятствует получению высокоплотного материала и повышению прочности.
