Исследование песчано-глинистых смесей повышенной живучести с добавкой бишофита

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Общие и комплексные проблемы технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Н. А Кидалов, Н. А Осипова, Ю. Н. Семерич
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТЫХ СМЕСЕЙ ПОВЫШЕННОЙ ЖИВУЧЕСТИ С ДОБАВКОЙ БИШОФИТА
Волгоградский государственный технический университет
e-mail: mv@vstu. ru
В работе исследованы свойства формовочных песчано-глинистых смесей (ПГС), в которые с целью повышения живучести в качестве технологической добавки вводили водный раствор природного бишофита взамен воды в сравнении со свойствами ПГС с добавкой водного раствора CaCl2(MgCl2x6H2O). Резуль-таты исследований показали возможность замены воды бишофитом, при этом увеличение живучести ПГС с бишофитом до 4 ч и более при стабильности физико-механических и технологических свойств.
Ключевые слова: песчано-глинистая смесь, технологические добавки, отливка, живучесть.
In the properties of molding sand-clay mixtures (CBC), which in order to improve the survivability of a processing aid in an aqueous solution of natural bishofit substituting water in comparison with the properties of ASG supplemented with an aqueous solution of CaCl2 (MgCl2*6H2O). The results showed the possibility of replacing the water bishofit, thus increasing survivability CBC with bishofit to 4 hours or more for the stability of mechanical and technological properties.
Keywords: sand and clay mixture, processing aids, casting, vitality.
Получение высококачественных отливок невозможно без применения песчано-глинистых формовочных смесей (ПГС) со стабильными свойствами. Формовочные песчано-глинистые смеси представляют собой сложную син-
тетическую систему, состоящую из огнеупорного наполнителя — формовочного песка (ГОСТ 2138−93), связующего материала — огнеупорной глины ГОСТ (28 177−96), воды и специальных технологических добавок (керосина, мазута,
КО, глины в виде водно-глинистой суспензии и др.) [1, 2]. Одним из важных свойств ПГС является живучесть — способность смеси сохранять физико-механические и технологические свойства с момента изготовления до ее полного использования. ПГС — типичное капиллярнопористое тело. Влага испаряется вследствие тепломассообмена между смесью и окружающим воздухом. Процесс высыхания принято делить на два основных периода: I — период постоянной скорости сушки, сопровождающийся быстрым снижением общего влагосодержания. Затем с некоторой критической точки скорость испарения уменьшается, доходя до 0 при выравнивании парциальных давлений пара над смесью и в окружающем воздухе (II — второй период). Достигнутую к этому моменту влажность смеси называют равновесной. Очевидно, полной стабилизации влаги в смеси можно достичь при равенстве исходного и равновесного влагосодержания. Смесь с неизменной во времени влажностью будет иметь неограниченную живучесть. Стабилизация влажности, а следовательно, и других технологических свойств смесей, достигается вводом в их состав добавок, резко уменьшающих испарение влаги в окружающую среду, вплоть до полного подавления этого процесса [3]. Добавки должны быть недорогими, недефицитными, нетоксичными, технологичными при вводе в смесь. Наиболее полно этим требованиям отвечают гигроскопичные соли — хлориды щелочных и щелочноземельных металлов: СаС12, №С1. Известно ведение в ПГС водного раствора СаС12 равновесной концентрации вместо воды для стабилизации свойств и повышения живучести [4]. В качестве технологической добавки взамен СаС12 в ПГС вводили бишофит (табл. 1). Бишо-фит — это природный шестиводый хлорид маг-
ния (MgC12H20•6Н20), очень хорошо растворяется в воде, поэтому добычу его из природного месторождения ведут методом подземного растворения с последующим выкачиванием раствора на поверхность. Полученный таким образом бишофит, как правило, имеет плотность 1,32 г/см3
Исследовались свойства песчано-глинистых смесей, содержащих 8 массовых % бентонитовой глины, 5% воды, остальное до 100 массовых % кварцевого песка марки 1К2О202. Взамен воды в смесь вводилось 5% насыщенного водного раствора СаС12 и такого же количества бишофита взамен воды. Составы смесей представлены в табл. 2.
Таблица2
Состав исследуемых ПГС (с бишофитом)
Шифр смеси Составляющие смеси, масс. %
Песок 1К315Б Глина бентонитовая БП1Т1 Вода СаСІ2 1,315 г/см3 Бишофит 1,32 г/см3
1 92 8 5 — -
2 92 8 — 5 —
3 92 8 — - 5
Порядок приготовления смесей: в катковый смеситель загружают огнеупорный наполнитель (кварцевый песок1К2О202), перемешивают 10 с, добавляют глину, время перемешивания 2 мин, после чего добавляют воду или водный раствор СаС12 или бишофита, время перемешивания 8 мин, после чего смесь готова для проведения исследований. Определяли следующие свойства смесей: влажность, газопроницае-
мость, предел прочности на сжатие во влажном состоянии, текучесть, предел прочности на изгиб, осыпаемость по стандартным методикам.
Указанные свойства определялись сразу после изготовления смеси и через 1, 2, 3 и 4 ч. Живучесть смеси оценивалась временем, в течение которого смесь сохраняет свои свойства. В табл. 3 и 4 и на рис. 1−3 приведены физикомеханические и технологические свойства исследуемых ПГС. Полученные результаты исследования показывают, что ПГС без добавок сохраняет влажность в течение 2 ч, после чего влажность падает с 4 до 3%- газопроницаемость незначительно увеличивается 230 до 250, прочность на сжатие во влажном состоянии практически не изменяется с течением времени, текучесть снижается (с 36 до 25%), пластические свойства, характеризуемые прочностью на изгиб, незначительно повышаются (с 0,22 до
Таблица 1
Состав бишофита
Наименование составляющих Кол-во состав. масс. %
Хлорил магния 21,01−52,52
Бромид магния 0,37−0,94
Хлорид кальция 0,20−0,51
Хлорид калия 0,08−0,20
Сульфат кальция 0,03−0,07
Карбонат кальция 0,02−0,05
Бикарбонат кальция 0,01−0,03
Окись бария 0,002−0,006
Вода Остальное
0,27), осыпаемость возрастает (0,13 до 0,2%). честь практически 2 ч обладая при этом опре-
Таким образом, ПГС без добавок имеет живу- деленными свойствами.
0 12 3 4
Время выдержки, ч
в
Рис. 1. Физико-механические свойства формовочных смесей: а — влажность- б — газопроницаемость- в — прочность на сжатие по сырому
0 12 3 4
Время выдержки, *1
в
Рис. 2. Технологические свойства формовочных смесей: а — текучесть- б — прочность на изгиб- в — осыпаемость
Таблица 3
Физико-механические свойства исследуемых ПГС
Шифр смеси Влажность, % Газопроницаемость, см4/г-с Прочность на сжатие во влажном состоянии • 105 Па
сразу через, ч сразу через, ч сразу через, ч
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1 4 4 4 3 3 230 240 245 250 250 0,65 0,65 0,66 0,67 0,70
2 3 3 3 3 3 260 250 250 250 250 0,55 0,69 0,72 0,65 0,60
3 3 3 3 3 3 230 230 230 230 230 0,54 0,55 0,60 0,65 0,65
Таблица 4
Технологические свойства исследуемых ПГС
Шифр смеси Текучесть, % Прочность на изгиб Осыпаемость, %
сразу через, ч сразу через, ч сразу через, ч
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1 36 35 31 27 25 0,22 0,23 0,24 0,25 0,27 0,13 0,100 0,100 0,130 0,200
2 13 21 23 29 30 0,25 0,25 0,26 0,24 0,24 0,06 0,060 0,060 0,060 0,070
3 15 16 18 20 22 0,24 0,23 0,22 0,24 0,26 0,06 0,066 0,067 0,068 0,069
Исследование свойств ПГС с технологической добавкой СаС12 указывает на увеличение живучести смеси, влажность смеси 3% сохраняется в течение 4 ч, при этом прочность на сжатие во влажном состоянии повышается в течение 2 ч хранения с 0,55 до 0,72−105 Па, при дальнейшем хранении смеси прочность сохраняется в пределах 0,6−0,65−105-Па- текучесть увеличивается 13 до 30%, а осыпаемость находится на постоянном уровне 0,06−0,069%, что в три раза меньше по сравнению с ПГС с добавками воды. ПГС с СаС12 хорошо формуется, пластичная, но по сравнению с ПГСна воде более рассыпчатая.
Исследуемая ПГС с бишофитом аналогично ПГС с СаС12 не теряет влажность (3%), газопроницаемость (230 ед.) в течение 4 ч, прочность также повышается с 0,54 до 0,65−105 Па, при этом имеет постоянную осыпаемость (0,060,068%), текучесть повышается с 15 до 22%.
Смесь очень хорошо формуется, пластичная, не прилипает к модельно-технологической оснастке, что обеспечивает четкий отпечаток при
Рис. 3. Отливка из чугуна (верхняя часть получена литьем в ПГС с водой, а нижняя часть — литьем в ПГС с бишофитом)
изготовлении стандартных образцов. Разработанный состав с бишофитом хранился 10 дней в естественных условиях, при этом свойства его не изменились, влажность осталась 3%. ПГС использовали для изготовления литейной формы и последующей заливки ее серым чугуном. Часть формы изготавливалась из ПГС с водой вместо бишофита (табл. 1, шифр 1). На рис. 3 представлена отливка, верхняя часть которой залита в ПГС с водой, а нижняя — в ПГС с бишофи-том. Как видно, с нижней части отливки легче отделяется пригар по сравнению с верхней.
Таким образом, разработан состав ПГС с новой технологической добавкой-бишофитом, повышающей живучесть смесей, который рекомендуется для производственных испытаний в литейном производстве. Использование природного бишофита расширяет ассортимент неорганических технологических добавок для ПГС, что выгодно отличает его от других используемых в литейном производстве добавок высокими технологическими свойствами ПГС, стоимостью и богатой природной сырьевой базой.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Влияние химических добавок БОЬЛГЬиХ БР 11, БОЬЛРГХ РС 67, БОЬЛР1Х БН 6 на вязкость водно-глинистых суспензий / А. С. Князева, Н. А. Кидалов, Н. А. Осипова, Ю. Баст // Заготовительные производства в машиностроении. — 2013. — № 1. — С. 8−10.
2. Высококонцентрированные водно-глинистые суспензии / В. П. Бычков, Н. А. Осипова, Н. А. Кидалов, Н. Б. Зубкова // Литейное производство. — 2000. — № 4. -С. 20−21.
3. Лыков, А. В. Теория сушки / А. В. Лыков. — М. Энергия, 1968. — 465 с.
4. Песчано-глинистые смеси повышенной живучести / Х. М. Вишняков, М. Л. Мотыль, В. А. Скаженник, В. Д. Пе-ленко // Литейное производство. — 1980. — № 9. — С. 16−17.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой