Название: Физико-химические основы литейного производства - Дурина Т.А.

Жанр: Промышленность

Рейтинг:

Просмотров: 1590

Страница: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 |




14. СМЕСИ С ЭТИЛСИЛИКАТОМ. ТЕРМОАКТИВНЫЕ СМЕСИ. ХОЛОДНОТВЕРДЕЮЩИЕ СМЕСИ

Смеси с этилсиликатом.

Для повышения точности и уменьшения шероховатости отливок применяют неразъемные формы с мелкодистперсным наполнителем. Между шероховатостью поверхностного слоя и зернистостью формовочного материала, существует прямая зависимость: чем мельче зерна формовочного материала, тем меньше шероховатость. Но применение мелкозернистых материалов ограничено в связи с их плохой газопроницаемостью, которая приводит к появлению дефектов (газовые раковины, подкорковая пористость

и т.д.)

Для обеспечения необходимой прочности связующее мелкозернистого должно обладать адгезионной и когезионной прочностью. Подобному условию отвечают необратимо твердеющие связующие с параметрами кристаллической решетки, близкими к параметрам решетки формовочного материала.

Термодинамическая устойчивость водных растворов.

Этилсиликат представляет собой прозрачную, слегка окрашенную в желтый или бурый цвет жидкость с характерным запахом. По химическому составу он относится к эфирам ортокремневой кислоты, с температурой кипения 438,5 К. Впервые этилсисликат был получен в 1845г. В результате реакции между ортокремневой кислотой и этиловым спиртом (реакция этирификации). В настоящее время этилсиликат получают из четыреххлористого кремния. Эта реакция может быть представлена как сумма реакций этерификации и осаждения гидрата оксида кремния соляной кислотой.

Для получения этилсиликата из четыреххлористого кремния можно использовать спирт с различным содержанием воды. В соответсвии с этим получаются эфиры (полисилоксаны) различной сложности.

При использовании обезвоженного спирта этилсиликат содержит

70…80% моноэфира и 20…30% полиэфиров (полисилоксанов). Такой этилсиликат называется техническим и содержит 28…30% SiO2 (в пересчете на диоксид кремния).

При использовании спирта-ректификата, содержащего 4% водя,

увеличивается выход полисилоксанов. Этилсиликат в этом случае содержит

30…37% SiO2.

При использовании гидролизного спирта, содержащего 7…8% воды, еще больше увеличивается выход полисилоксанов, а этилсиликат содержит до 38…43% SiO2.

Сам по себе этилсиликат является плохим связующим. Для

образования прочной массы, скрепляющей зерна наполнителя, этилсиликат необходимо перевести в коллоидное состояние с последующим превращением его в золь. Этот перевод осуществляется гидролизом, при котором этоксигруппы ( -ОС2Н5) частично или полностью заменяются гидроксильными группами (-ОН).

По мере замещения этоксигрупп гидроксильными состав продуктов гидролиза приближается к составу ортокремневой кислоты.

Кремневые кислоты мало растворимы в воде. Их устойчивость зависит от рН среды. При рН=5…6 кремневые кислоты распадаются с образованием геля, переходящего в золь.

Одновременно с процессом гидролиза эфиров в растворе протекают процессы конденсации и полимеризации.

Из реакции гидролиза и полимеризации полисолаксонов следует, что сложные эфиры, образующиеся в пароцессе получения этилсиликата с применением гидролизного спирта и спирта-ректификата, является продуктами полимеризации моноэфира. Т.о., количество воды, необходимое для гидролиза, рассчитывают по содержанию оставшегося мономера этилсиликата.

Выбор состава связующего раствора на этилсиликате.

Гель кремневой кислоты является связующим для кремнезема. Его связывающие свойства зависят от концентрации исходных растворов и скорости коагуляции. Эксперементально установлено, что концентрация кремнезема в растворе в пересчете на SiO2 не должна превышать 18…20%. Поэтому для гидролиза применяется разбавленный раствор этилсиликата. В качестве растворителей применяют спирт, ацетон, эфироальдегидную фракцию и т.д.

Основное требование к растворителю, он должен растворять как этилсиликат, так и воду, а также должен смачивать материал модели. Оболочки максимальной прочности получаются в случае применения спирта в качестве растворителя

Термоактивные смеси.

Термоактивные связующие представляют собой неводные и водные органические материалы, способные под действием температуры изменять

физико-механические и физико-химические свойства. Их делят по характеру затвердевания:

1.         обратимо твердеющие термореактивные связующие (канифоль, парафин и др.) они используются в качестве противопригарных добавок, компонентов разделительных смесей и модельных паст;

2.         необратимо твердеющие термореактивные связующие. К ним относятся насыщенные углеводороды (органические кислоты и их производные, углеводороды парафинового ряда и др.), ненасщенные углеводороды (олефины, алкены, фенилы, фенилены, винилы и др.), а также различные масла. Их особенность – способность полимеризоваться при нагревании.

Полимеризация термоактивных связующих. Может происходить при участии кислорода и без него.

Например, олефины полимеризуются под действием тепла и при участии кислорода и напротив, кальциевая соль α,γ-диоксивалериановой кислоты полимеризуется без участия кислорода.

Некоторые связующие полимеризуются лишь при наличии определенных химических веществ, например, эпоксидные смолы.

При полной полимеризации углеводородов получаются твердые нерастворимые смолы со значительной адгезионной прочностью. Процесс полимеризации является диффузионным, и для его протекания требуется определенное время, что удлиняет цикл изготовления литейной формы. Производительность изготовления форм и стержней из таких смесей можно увеличить, применяя частично полимеризованные связующие, например, пульвербакелит, МФФ, МФ-17, КВС и др.

Частично полимеризованные смолы смешивают с наполнителем и полностью полимеризуют при дополнительной тепловой обработке совместно с формовочной и стержневой смесью. Время дополнительной

термообработки зависит от вида связующего, температуры сушки и размеров формы или стержня, и составляет: 20…30с на мелких стержнях; 20..30мин (связующее КВС, температура сушки 452…473К) и 5…10ч – на крупных стержнях. Улучшение смачиваемости зерен наполнителя частично полимеризованными углеводородами достигают применением

растворителей, большей частью органических.

Температура полимеризации также зависит от строения молекулы углеводорода.

Температура полимеризации термоактивных связующих, применяемых в литейном производстве, не должна превышать 473…523К. Этот предел определен из условий работоспособности конструкций.

Термическая деструкция может протекать по двум законам:

1-й – по закону случая; 2-й по закону цепного механизма.

Холоднотвердеющие смеси.

Холоднотвердеющие смеси (ХТС) позволяют получать форму и стержни без нагрева при выдержке на воздухе путем воздействия на отвердитель и связующее внешними твердым, жидким или газообразными компонентами. ХТС в отличие ЖСС имеют меньшую пористость, большую прочность, лучшую выбиваемость и легче поддаются регенерации.

В состав ХТС вводят наполнитель, связывающая композиция и специальные добавки. Связывающая композиция должны иметь два

свойства: 1. затвердевать под действием отвердителя без нагревания; 2. иметь высокую адгезионную способность к наполнителю.

Компоненты связывающей композиции и их технологические назначения:

1)         связующее. Является основой композиции. Затвердевая, оно как бы образует мостики связи между частицами наполнителя (связывающая композиция должна содержать жидкую

составляющую относительно низкой вязкости, чтобы обеспечивалась однородность распределения связующего по поверхности зерен наполнителя), упрочняя при этом формовочные и стержневые смеси;

2)         отвердитель. Вызывает твердение связующего, но сам необладает вяжущими свойствами и не играет важной роли в затвердевании композиции. В тех случаях, когда отверждение имеет каталитический характер, отвердитель называют катализатором;

3)         регуляторы скорости при отверждении. Служат для управления процессомотверждения, как правило, химически активны к компонентам смеси;

4)         специальные добавки. Их вводят в ХТС для: предотвращения поверхностных и газовых дефектов на отливках, пластификации смесей, улучшения их выбиваемости и т.д.

Иногда в ХТС связующее и отвердитель представляют собой один компонент. В этом случае его называют двухкомпонентным.

Связывающие композиция делят на два вида: неорганические и органические.

Неорганические связующие в состоянии отверждения могут рассматриваться как полимеры. Основными химическими связями в неорганических полимерах являются: между молекулами – полимерная; между цепями – электростатические силы взаимодействия, энергия, которая близка к ковалентной связи. Неорганические полимеры характеризуются упорядоченной кристаллической структурой, признаком этого являются высокие устойчивость к действию высоких температур и прочность.

Органические свзующие. ХТС со смолами имеют своеобразный характер твердения, особенно при высоких скоростях, что связано с экзотермическим эффектом при отверждении смол с катализаторами. Кроме того, ХТС со смолами весьма подвержены эффекту разупрочнения при

длительном хранении. Однако низкая стоимость и недефицитность смол для ХТС, возможность легкого управления отверждением, легкая выбиваемость, возможность регенерации обеспечили их применение.

Смолы для ХТС бывают класса А, класса Б, класса В.

Свойства ХТС:

1.  живучесть;

2.  текучесть;

3.  хрупкость;

4.  гигроскопичность;

5.  газопроницаемость;

6.  газовыделение;

7.  термостойкость




Страница: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 |

Оцените книгу: 1 2 3 4 5

Добавление комментария: