Кварцевая керамика - Пивинский Ю.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Влияние концентрации суспензии
В общем виде плотность шликерной отливки выражается как сумма удельной концентрации твердой фазы в суспензии Q0 и дополнительной удельной концентрации Д(? перешедшей в объем отливки за счет усадки суспензии, т. е.
P0™ = Qo + AQ- (51)
Величина AQ косвенно выражается коэффициентом усадки суспензии при наборе (kyc). Последний в случае литья по наливному методу определяется из соотношения
?ye = Vnp/Уотл, i52)
где Упр— расход суспензии в литейной прибыли;
Уотл — Объем ОТЛИВКИ.
В общем виде для случаев как наливного, так и сливного метода литья kyc может быть представлен по формуле
kyc = (ротл — Qo)/Qo ¦ (53)
Величина kyc эквивалентно описывает также и объем дисперсионной среды, поглощенной формой при
127
литье, или коэффициент повышения ф при переходе системы от состояния суспензии к отливке.
На рис. 62 приведена номограмма, связывающая плотность отливки кварцевой керамики с плотностью суспензии и ее kyc. Зависимость р0тл от kyc и рс, приведенная на номограмме, описывается формулой
POT„ = <2o + (Qo?ye) г/см3. (54)
В случае высокоплотных отливок кварцевой керамики, обладающих пониженной дисперсностью и усадкой в пределах до 0,1%, достаточно точные значения плотности отливки могут быть получены без поправки на усадку при сушке, что и сделано на номограмме.
Получаемые по формуле (54) расчетные значения р0тл являются усредненными показателями плотности для всего объема отливки и оказались равными или близкими (±0; 0,1 г/см3) к средним значениям р0тл, определенным по методу 'гидростатического взвешивания [112]. Для определения kyc предназначено устройство, показанное на рис. 51. Как следует из номограммы (см. рис. 62), величина kyc с увеличением рс при равной плотности отливки прямолинейно уменьшается. Было показано [71]., что при увеличении рс с 1,75 До 1.99 г/см3 kyc уменьшается с 0,37 до 0,09. Однако в ряде случаев плотность отливки существенным образом зависит от плотности исходной суспензии. В этом случае зависимость kyc— рс не является прямой.
На рис. 63 показана зависимость р0тл от рс для суспензий с различной дисперсностью. Различные значения рс достигались при этом разжижением исходных суспензий предельной плотности. Если для крупнодисперсной суспензии наблюдается существенное падение плотности отливки при рс ниже 1,90 г/см3, то для среднедисперсной и тонкодисперсной такой зависимости не наблюдается. Плотность отливок, полученных из крупнодисперсной суспензии с плотностью от 1,90 до 1,99 г/см3, практически постоянна и равна 1,98—1,99 г/см3 (пористость 9,5— 10%), при понижении рс до 1,80 г/см3 пористость отливок повышается до 13%, при 1,70 г/см3—до 16%.
Плотность отливок, полученных из среднедисперсной суспензии, с уменьшением ее рс понижается незначительно и только после значений ниже 1,67 г/см3. Плотность же отливок, полученных из тонкодисперсной суспензии, при плотности последней в пределах от 1,63 до 1,87 г/см3
128
не изменялась и составила 1,83 г/см3 (пористость 17%). Отмеченное различие между крупнодисперсной суспензией, с одной стороны, средне- и тонкодисперсной, с другой, обусловлено, видимо, следующим. В связи с тем что осаждаемость дисперсной фазы в суспензии резко воз-
растает с уменьшением ее плотности и вязкости, малоплотная крупнодисперсная суспензия в процессе набора массы существенно расслаивается. Вследствие этого в элементарном объеме отливки нарушается оптимальное соотношение фракций различного размера, что и является причиной повышения их пористости. Тонкодисперсная же суспензия, являясь в меньшей степени полидисперс-
5 Зак. 522
129
ной й не содержащая крупных фракций, даже в случае малой плотности дает относительно равномерное распределение зерен и, как следствие, одинаковую плотность отливок.
Приведенное объяснение, видимо, справедливо также и для других керамических суспензий. Так, например,
2,0
1,95
1,85
1,80
1,6 7,7 - 1,8 1.9 2,0
р с, г/см3
Рис. 63. Зависимость ПЛОТНОСТИ ОТЛИВКИ ОТ ПЛОТНОСТИ суспензий кварцевого стекла: 1 — круинодоисперсная; 2 —среданедисперсная; 3 — тон ко д иен ер'он а я
2 -С-о
1 / .
*х-- к^*-х-3 -Х-Х-Х-
известно [114], что для суспензий ЪхОъ, несмотря на изменения их влажности от 20 до 40%, плотность отливки остается постоянной (3,37—3,38 г/см3). При этом использовалась тонкодисперсная суспензия с ^Ср=1,52 мкм.
Влияние дисперсности зернового распределения
и зернистого наполнителя
Основным фактором повышения плотности керамического полуфабриката обычно является подбор оптимального зернового состава. Последний предполагает наличие в массе определенного содержания зерен различных размеров. Однако применительно к процессу шликерного литья возможности в данном отношении являются значительно меньшими, чем, например, при прессовании [100]. Обусловлено это тем, что при наличии крупной фракции, являющейся необходимой для достижения плотной упаковки, суспензии могут проявлять повышен-
но
ную осаждаемость (например, при литье окисной керамики и поэтому стремятся к тому, чтобы размер частиц в суспензиях находился в пределах 0—10 мкм [122].
