МЕНЮ


Фестивали и конкурсы
Семинары
Издания
О МОДНТ
Приглашения
Поздравляем

НАУЧНЫЕ РАБОТЫ


  • Инновационный менеджмент
  • Инвестиции
  • ИГП
  • Земельное право
  • Журналистика
  • Жилищное право
  • Радиоэлектроника
  • Психология
  • Программирование и комп-ры
  • Предпринимательство
  • Право
  • Политология
  • Полиграфия
  • Педагогика
  • Оккультизм и уфология
  • Начертательная геометрия
  • Бухучет управленчучет
  • Биология
  • Бизнес-план
  • Безопасность жизнедеятельности
  • Банковское дело
  • АХД экпред финансы предприятий
  • Аудит
  • Ветеринария
  • Валютные отношения
  • Бухгалтерский учет и аудит
  • Ботаника и сельское хозяйство
  • Биржевое дело
  • Банковское дело
  • Астрономия
  • Архитектура
  • Арбитражный процесс
  • Безопасность жизнедеятельности
  • Административное право
  • Авиация и космонавтика
  • Кулинария
  • Наука и техника
  • Криминология
  • Криминалистика
  • Косметология
  • Коммуникации и связь
  • Кибернетика
  • Исторические личности
  • Информатика
  • Инвестиции
  • по Зоология
  • Журналистика
  • Карта сайта
  • Анализ методов улучшения жидкостекольных смесей

    смесях, продутых CO[pic], при этом полностью осуществляется процесс

    образования жидкой фазы, вследствие чего наблюдается почти одинаковый ход

    кривых, характеризующих работу, затраченную на выбивку стержней, высушенных

    и продутых CO[pic].

    Таким образом, при нагреве смесей до 800°C образуется жидкий расплав,

    который энергично взаимодействует с кварцевым песком, растворяя последний,

    в результате чего четко выраженная граница раздела пленки и зерна стирается

    и образуется сплошной монолит, обладающий большой прочностью. В этих

    условиях появляется «второй максимум», резко затрудняющий выбивку стержней

    из отливок.

    Рассмотрим причины снижения величины A при нагреве смесей до более

    высоких температур и условия образования «второго минимума».

    При нагреве смесей до температур, превышающих 800° C, взаимодействие

    силикатного расплава с кремнеземом песка усиливается. Как известно,

    скорость диффузии возрастает по мере повышения температуры и уменьшения

    вязкости среды. Поэтому при высоких температурах диффузия SiO[pic] от

    поверхности растворения в расплав значительно возрастает и в целом процесс

    растворения кремнезема в силикатном расплаве ускоряется. В результате

    растворения содержание SiO[pic] в расплаве непрерывно увеличивается

    вплоть до предела растворимости при данной температуре согласно диаграмме

    состояния Na[pic]O–SiO[pic]. После достижения предела растворимости этот

    процесс прекращается.

    При охлаждении образца из образовавшегося расплава начинают выпадать

    избыточные кристаллы сначала тридимита, а при температурах ниже 870° C —

    кварца. Выпавшие твердые кристаллы в затвердевшем расплаве играют роль

    инородных включений — надрезов, нарушающих сплошность пленок и

    концентрирующих напряжения, возникающие при охлаждении образца до комнатной

    температуры.

    Наконец, следует учесть, что чем энергичнее идет процесс растворения

    SiO[pic] в расплаве, тем меньше становится относительное содержание в нем

    Na[pic]O.

    Эти факторы являются основной причиной уменьшения работы, затрачиваемой

    на выбивку образцов при их предварительном нагреве до температур,

    превышающих 800° С. Естественно, что чем выше температура нагрева расплава,

    тем быстрее происходит растворение кремнезема и тем больше растворимость в

    расплаве. Следовательно, при охлаждении с более высоких температур расплав

    будет содержать относительно большее количество твердых инородных включений

    и сплошность силикатной пленки будет в большей степени нарушена, что будет

    приводить к дальнейшему уменьшению величины А.

    Таким образом, после полного охлаждения пленка, склеившая зерна

    кварцевого песка, будет иметь не первоначальный состав, соответствующий,

    например, точке a на диаграмме состояния (рис. 6), а состав, в зависимости

    от температуры нагрева соответствующий, например, точкам б, в или г. С

    другой стороны, если образцы, один раз нагретые до 1200° C (точка б), вновь

    нагревать до 800, 1000 и 1200° C, то состав пленки останется неизменным.

    Следовательно, работа, затрачиваемая на выбивку вторично нагреваемых

    образцов, будет примерно одинаковой при всех температурах вплоть до 1200°

    C. Однако величина A должна быть ниже, чем при первом нагреве до 1200° C,

    так как при вторичных нагреве и охлаждении увеличиваются напряжения за счет

    модифицированных изменений кварца и возникающих термических напряжений.

    Подтверждение находим в опытах, приведенных на рис. 8.

    Справедливость последней гипотезы подтверждается также опытами, при

    которых в качестве наполнителя вместо кварцевого песка был взят цирконовый.

    В этом случае не только не было обнаружено уменьшения прочности после

    достижения температуры второго максимума, но, наоборот, при нагреве до

    более высоких температур (1400° С) прочность непрерывно возрастала.

    Рис. 8. Работа, затраченная на

    выбивку образцов из

    смеси на жидком стекле:

    1 — предварительно высушенных

    при 200° C;

    2 — предварительно прокаленных при 120° С.

    Одним из главных вопросов, имеющих основное значение для

    практического улучшения выбиваемости смесей, является максимальное

    расширение интервала первого минимума работы, затрачиваемой на выбивку

    стержней.

    Выбором более сложных, например тройных систем с определенным

    соотношением компонентов, можно получить необходимую заданную температуру

    образования второго максимума.

    Обратимся к диаграмме состояния системы

    Na[pic]O—Al[pic]O[pic]—SiO[pic](рис. 9). Расчет по соответствующей изотерме

    диаграммы состояния (рис. 9) показывает, что для получения второго

    максимума при 1400° C в смесь, содержащую 5% жидкого стекла, модуля 2,7

    (SiO[pic]—31,6%; Na[pic]O—12.0%), необходимо добавить 0,97% Al[pic]O[pic].

    Соответствующие опыты, проведенные с введением в смесь, содержащую 5%

    жидкого стекла, дополнительно 3% химически чистого Al[pic]O[pic],

    количество которого по срав-нению с расчетным было значительно

    увеличено для более четкого выявления закономерности и ввиду возможного

    неполного усвоения

    глинозема, подтвердили изложенные представления.

    [pic]

    Рис. 9. Диаграмма состояния системы

    Na[pic]O—Al[pic]O[pic]—SiO[pic].

    Линия A—A соответствует сплавам, в которых модуль

    жидкого стекла равен 2.7.

    [pic]

    Из опытов (рис. 10) видно, что при добавке Al[pic]O[pic] второй

    максимум, в соответствии с расчетными данными, «передвинулся» с 800 до

    1400° С. При этом интервал первого минимума увеличился с 400—600 до

    600—1200° C. Кроме того, величина второго максимума при добавлении в смесь

    Al[pic]O[pic] также заметно уменьшилась, что объясняется появлением на

    зернах наполнителя инертного слоя, непрореагировавшего с силикатом натрия

    глинозема, значительно снизившего адгезию пленок, а также, возможно,

    меньшей прочностью алюмосиликатов натрия. Исходные свойства смеси при

    добавлении глинозема изменились незначительно. При содержании 5% жидкого

    стекла и 3% Al[pic]O[pic] смесь после продувки CO[pic] имела предел

    прочности при сжатии 11.0 кГ/см 2, что вполне удовлетворяет технологическим

    требованиям.

    1.4.Влияние неорганических добавок

    1.4.1.Влияние глины

    Одной из наиболее распространенных добавок, вводимых в формовочные

    смеси для улучшения выбиваемости, в том числе в смеси с жидким стеклом,

    является глина. В проведенных опытах она содержала 27% Al[pic]O[pic].

    Расчёт показывает, что для образования второго максимума при 1200є C в

    смесь необходимо ввести 3,0% глины (0,81% Al[pic]O[pic]); при дальнейшем

    увеличении глины максимум соответственно будет перемещаться вправо и

    составлять 1300 и 1400є C.

    Как видно из диаграммы состояния, изменением модуля стекла и введением в

    смеси надлежащего количества Al[pic]O[pic] могут быть выбраны силикатные

    системы, обеспечивающие получение второго максисума при 1500, 1600є C и

    более высоких температурах.

    [pic]

    Рис.11.Работа, затраченная на выбивку образцов из смесей:

    а —без глины; б—3% глины; в — 5% глины; г — 9% глины.

    Результаты опытов показывают совпадение экспериментальных данных с

    расчетными (рис. 11). Они подтверждают также целесообразность введения в

    смеси с жидким стеклом глины и дают удовлетворительное объяснение

    эффективности ее действия как средства, существенно облегчающего выбивку

    стержней из отливок. Отметим, что при перемещении второго максимума

    вправо работа, затраченная на выбивку образцов, нагретых до температуры

    второго максимума, снижается в несколько раз (рис. 11). При значительном

    содержании в смесях глины (более 5%) хотя и резко облегчается выбивка

    стержней, однако исходная прочность оказывается низкой, что затрудняет

    практическое использование этих смесей.

    Для улучшения исходных свойств целесообразно заменить глину веществом, не

    способным вступать в ионогенное взаимодействие с жидким стеклом и

    содержащим большое количество Al[pic]O[pic].

    1.4.2.Влияние шамота

    В качестве инертного к жидкому стеклу материала, богатого

    Al[pic]O[pic], был исследован шамот. Как и следовало ожидать, физико-

    механические свойства смеси при добавлении шамота не ухудшились (предел

    прочности на сжатие после продувки CO[pic] составлял 12—13 кГ/см2. Однако

    влияние шамота на температуру образования второго максимума не

    обнаруживалось (рис. 12) — второй максимум образовался при 800є С, т. е.

    при той же температуре, что и в смесях без добавок. Объясняется это, по-

    видимому, тем, что муллит (3Al[pic]O[pic]•2SiO[pic]) —основная составляющая

    шамота — инертен к расплаву жидкого стекла и не дает с последним тройных

    соединений.

    При высоких температурах муллит очень устойчив и не подвергается

    разложению даже вблизи температуры плавления (1810° С).

    [pic][pic]

    При температуре 500—600° C из глины удаляется практически вся влага, в

    том числе и кристаллизационная, в то же время процесс муллитизации при этих

    температурах еще не начинается и химическая активность глинозема

    сохраняется, что должно способствовать смещению второго максимума в область

    более высоких температур. Действительно, из рис. 12, б видно, что смесь с

    добавкой 5% глины, прокаленной при 600° C, дает второй максимум прочности

    при 1200° C, т. е. там же, где и смесь с добавкой необожженной глины.

    Напротив, в глине, прокаленной при 1300° C, процесс муллитизации прошел

    практически полностью, поэтому ее добавление в смеси не изменило

    температуру образования второго максимума (рис. 12, б), так же как это

    имело место при добавлении шамота (рис. 12, а).

    1.4.3.Влияние боксита

    Опыты И. В. Валисовского и А. М. Лясса показали, что для снижения

    величины работы, затрачиваемой на выбивку стержней, необходимо применять

    материалы, содержащие Al[pic]O[pic], способные образовывать тройные

    соединения с Na[pic]O и SiO[pic]. Одним из таких материалов, содержащих

    значительно большее количество Al[pic]O[pic], чем глина, является боксит, в

    состав которого входят гидраргиллит Al[pic](OH)[pic], бёмит AlOOH, диаспор

    HAlO[pic]. Все эти материалы при нагреве разлагаются с образованием

    активного ? — Al[pic]O[pic].

    Наиболее известными в России являются Краснооктябрьское, Североуральское

    и Тихвинское месторождение бокситов (табл. 1).

    Таблица 1

    Химический состав бокситов

    |Месторо- |Содержание компонентов в % |Потери |

    |ждение | |при про |

    |боксита | |- |

    | | |каливани|

    | | | |

    | | |в % |

    | |Al[pic]|SiO[pi|Fe[pic]|CaO |МgO |TiO[pi| |P[pic| |

    | |O[pic] |c] |O[pic] | | |c] | |]O[pi| |

    | | | | | | | | |c] | |

    | | | | | | | | | | |

    | | | | | | | | | | |

    |Красноок- |40,1 |3,1 |30,9 |0.46 |0.2 |1,9 | |0,12 |23,0 |

    |тябрьское | | | | | | | | | |

    |Североураль|55,6 |3,09 |23,4 |1,92 |— |2,3 | |— |12,72 |

    |ское | | | | | | | | | |

    |Тихвинское |47,12 |19,4 |13,51 |1,6 |0.31 |— | |0,05 |18,24 |

    На рис. 13 приведены результаты испытания смеси с 3% боксита

    Тихвинского месторождения. Из опытов видно, что закономерность образования

    второго максимума за счет Al[pic]O[pic], содержащегося в боксите, оказалась

    такой же, как при использовании химически чистого Al[pic]O[pic] и глины.

    При этом небольшая (3%) добавка боксита влияет так же, как и добавка 5—7%

    глины.

    Физико-механические свойства смесей с добавками боксита высокие (предел

    прочности при сжатии образцов, продутых CO[pic], 10— 12 кГ/см2), что

    создает возможности для их практического использования, особенно если

    учесть, что СССР обладает огромными запасами боксита.

    Таким образом, введение в смеси с жидким стеклом небольших добавок

    боксита позволяет расширить зону, благоприятную для условий выбивки

    («первый минимум»), с 400—600° C (рис. 13) до 400—1000° C (рис. 13) и в

    несколько раз сократить трудоемкость выбивки стержней после их нагрева до

    температуры образования второго максимума.

    По данным Ново-Краматорского машиностроительного завода в

    экспериментальных условиях были получены хорошие результаты при

    одновременном введении в смеси с жидким стеклом 3% боксита и 12% шамотного

    порошка (табл. 2).

    Таблица 2

    Зерновой состав шамотного порошка (глинистая составляющая 18,29%)

    |№ сит |Остаток | |№ сит |Остаток | |№ сит |Остаток | |№ сит |Остаток|

    | |в % | | |в % | | |в % | | | |

    | | | | | | | | | | |в % |

    |2.5 |1,0 | |063 |17,47 | |020 |3,2 | |0063 |1.5 |

    |1.6 |12,4 | |04 |8,5 | |016 |5.8 | |005 |1,0 |

    |1,0 |24.6 | |0315 |3,2 | |010 |2,6 | |Тазик |0,44 |

    Аналогичные результаты были получены при введении в смеси с жидким стеклом

    не только Al[pic]O[pic], но и других добавок, способных образовывать с

    Na[pic]O и SiO[pic]тройные системы с высокой температурой плавления. В

    качестве таких добавок были взяты CaO и MgO. Согласно диаграмме состояния

    Рис. 14. Диаграмма состояния системы Na[pic]O–CaO–iO[pic].

    (рис. 14) максимальная температура плавления тройных соединений, лежащих на

    линии АА и содержащих SiO[pic]: Na[pic]O= 2,5—3,0, составляет 1200° С.

    Расчет показывает, что для достижений этой температуры плавления при 5%

    жидкого стекла достаточно ввести в смесь 0,5— 0,6% чистой окиси кальция.

    Однако смесь, содержащая даже такое незначительное количество CaO, обладает

    очень плохими физико-механическими свойствами: малой прочностью и большой

    осыпаемостью стержней, по-видимому, из-за большой гигроскопичности окиси

    кальция. Предварительное гашение CaО, добавление в смесь необходимого

    количества воды или использования гидроокиси кальция Ca(OH)[pic] не

    улучшило существенно свойства смеси.

    1.4.4.Влияние мела

    Вместо окиси кальция в опытах был применен мел в количестве 1,1%,

    необходимом для получения второго максимума при 1200° С. Смесь обладала

    удовлетворительными технологическими свойствами. Предел прочности образцов

    при сжатии после продувки СО[pic] составлял 12 кГ/см2 . Появление второго

    максимума (рис. 15) наблюдалось при температуре 1200° C, что соответствует

    расчету. Увеличение в 3—5 раз количества мела, вводимого в смесь,

    практически не изменяет положения второго максимума, что вытекает из

    рассмотрения диаграммы состояния (рис. 14).

    Таким образом, добавка мела в стержневую смесь подтвердила

    справедливость описанных общих закономерностей и показала перспективность

    применения мела в качестве средства, облегчающего выбивку стержней из

    отливок.

    1.4.5.Влияние окиси магния

    Добавление окиси магния в смесь в небольших количествах (до 0,6%)

    позволяет в соответствии с тройной диаграммой Na[pic]O–MgO–SiO[pic] (линия

    A—A на рис. 16) повысить температуру второго максимума работы выбивки до

    1400° C (рис. 17).

    [pic]

    Однако смесь, содержащая окись магния, так же, как и CaO, гигроскопична,

    поэтому для получения удовлетворительных физико-механических свойств смеси

    в нее необходимо вводить дополнительное количество воды, либо

    предварительно «гасить» MgO.

    [pic]

    Рис.17.Работа,затраченная на выбивку образцов из смеси с добавкой 0,5% MgO;

    1 — высушенных при 200° C;

    2 — продутых CO[pic].

    1.4.6.Влияние добавок доменного шлака

    Исследовали возможность использования гранулированных доменных шлаков

    Енакиевского металлургического завода в составе жидкостекольных смесей для

    улучшения их выбиваемости[5]. Из представленной схемы (рисунок) следует,

    что для улучшения выбиваемости быстротвердеющих смесей, подвергнутых

    нагреву до 700—900°С, необходимо предотвратить образование или снизить

    количество стекловидного вещества — продукта взаимодействия щелочных

    силикатов связующего с кремнеземом наполнителя. В состав смесей вводят

    вещества, отличающиеся большей химической активностью к щелочным силикатам

    жидкого стекла, чем кремнезем наполнителя.

    Этим объясняется улучшение выбиваемости смесей известными добавками

    окислов неорганических веществ (Аl2Оз, MgO, CaO) карбонатов (СаСОз, MgCO3),

    соединений 2CaO. Si02 в различной форме и чистых металлов, например Аl и

    Mg. Доменные шлаки представляют собой комплексную добавку неорганического

    вещества и содержат 40—50% CaO; 3—5% MgO;

    6—10% Аl20з. По гранулометрическому составу они незначительно отличаются от

    кварцевых песков (~60% составляют зерна размером до 2, 5 мм, около 20% — 2,

    Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6


    Приглашения

    09.12.2013 - 16.12.2013

    Международный конкурс хореографического искусства в рамках Международного фестиваля искусств «РОЖДЕСТВЕНСКАЯ АНДОРРА»

    09.12.2013 - 16.12.2013

    Международный конкурс хорового искусства в АНДОРРЕ «РОЖДЕСТВЕНСКАЯ АНДОРРА»




    Copyright © 2012 г.
    При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна.