Долговечность формовочных смесей

17.06.2018
Казберг и Шуберт изучали долговечность смесей, связанных огнеупорной глиной (каолинитом) и бентонитом (монтмориллонитом), многократно отливая чугун в формы, приготовленные из этих смесей, и измеряя прочность после каждой отливки. Эти исследователи обнаружили, что смеси, связанные бентонитом, в ходе испытания постепенно теряли свою прочность как в сыром, так и в сухом состоянии. В случае смесей, связанных огнеупорной глиной, прочность во влажном состоянии сначала увеличивается (при этом имеет место постепенное понижение прочности в высушенном состоянии). Такое увеличение прочности сырых форм приписывается главным образом дроблению крупных глинистых частиц на более мелкие частицы по мере использования песка. По-видимому, дробление частиц глины имеет место во время перемешивания песка перед повторными испытаниями.

Гофман показал, что смеси теряют свою прочность, если они прокаливаются раз за разом при все более высоких температурах, и что влажные смеси, связанные натриевыми монтмориллонитами, сохраняют свою прочность после умеренного прокаливания; их прочность уменьшается только после прокаливания при температуре 600° С. Однако связующая способность кальциевого монтмориллонита во влажном состоянии постепенно уменьшается после прокаливания при температурах, даже немного превышающих 100°С. Прочность сухих образцов меняется почти так же, как и прочность сырых. Это различие в термической устойчивости смесей, согласно Гофману, обусловлено характерными различиями между натриевым и кальциевым монтмориллонитами. В случае кальциевых бентонитов смеси характеризуются большей рыхлостью после использования, но не вследствие их более низкой прочности в высушенном состоянии, как обычно считается, а вследствие более резкого уменьшения связующей способности глин. Смеси, связанные кальциевым монтмориллонитом, сильно «выгорают» во время разливки металла. И наоборот, смеси, связанные натриевым монтмориллонитом, более долговечны и при повторном использовании требуют меньших добавок глины.

Гофман изучил влияние обработки солями натрия и калия кальциевых монтмориллонитов из Италии и Швейцарии на их термическую устойчивость. Он установил, что обработка солями натрия не увеличивает температуры, при которой имеет место полная потеря связности; однако интенсивность потери связности этой глины понижается после ее обработки углекислым натрием, и в некоторых случаях она становится равной таковой природных натриевых монтмориллонитов. Обработка солями натрия не изменяет прочность высушенных смесей. В противоположность этому обработка углекислым калием вызывает резкое снижение прочности как влажных, так и высушенных смесей, однако некоторая остаточная связность сохраняется при довольно высоких температурах.

Смеси, связанные иллитом, как показал Гофман, внезапно теряют прочность при прокаливании до 400° С, однако вряд ли это типично для всех иллитовых глин. Изучение смесей, связанных каолинитом, показало, что они при прокаливании постепенно утрачивают прочность, но опять-таки эти данные не могут характеризовать все каолинитовые глины и те прочностные свойства, которые они придают рабочим формовочным смесям, используемым в производстве.

Согласно Данбеку, долговечность формовочных смесей зависит от состава глинистого минерала; по степени уменьшения долговечности глинистые минералы располагаются в следующем порядке: каолинит, натриевый монтмориллонит, иллит, кальциевый монтмориллонит. Грим и Катберт пришли к несколько иным выводам. Они согласны с тем, что каолинит характеризуется наибольшей долговечностью, но считают иллит и кальциевый монтмориллонит более долговечными, чем натриевый монтмориллонит, вследствие их меньшей диспергируемости, почему эти минералы и присутствуют в смесях в виде более крупных частиц.

Дейвидсон и Уайт изучали снижение прочности смесей, связанных монтмориллонитом, после их прокаливания при повышающихся температурах. Эти исследователи обнаружили, что любая монтмориллонитовая глина теряла большую часть связующей способности после прокаливания при температурах выше 600° С, хотя некоторые глины такого состава сильно отличаются по температурам, при которых ухудшается их связующая способность; эта температура колеблется от 200 до 600° С. Дейвидсон и Уайт привели данные, которые наводят на мысль о том, что натриевые монтмориллониты термически наиболее устойчивы в этом температурном интервале и что те монтмориллониты, которые характеризуются низкими отношениями Si:Al и весьма высокими содержаниями железа, обладают меньшей термической стойкостью. Эти исследователи установили на трех бентонитовых глинах при определении прочности во влажном состоянии, что эти образцы характеризовались меньшей термической устойчивостью, чем при определении прочности в высушенном состоянии. Пока нет объяснения этого явно аномального поведения бентонитов.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: