Отверждение слоев формы

Категория:
Производство точных отливок


Отверждение слоев формы

Переход золя в гель под действием химического агента и испарения дисперсионной среды связующего вызывает отверждение оболочки.

Жидкие связующие, будь то спиртовые растворы продуктов гидролиза алкоксиполисилоксанов или гидрозоля Si02, являются коллоидными растворами, и им присущи все закономерности коллоидов. Коллоидные частицы золей стремятся занять положение, при котором система обладает наименьшей энергией. При испарении дисперсионной среды коллоидные частицы сближаются, снижается их электрический потенциал до так называемой критической величины и золь немедленно превращается в гель. В этом заключается сущность затвердевания связующего при сушке.

Сушка отдельных слоев, из которых состоит оболочка, является одной из важнейших операций и требует постоянного внимания. В прошлом качественной сушке не уделяем особого внимания, так как многочасовая длительность сушки на воздух отдельных слоев (3—4 ч) была вполне достаточна для получения прочной формы. Развитие способа литья по выплавляемым моделям и его использование в массовом производстве вынуждают максимально сокращать время сушки. Необходимо подчеркнуть, что при сушке слоев нельзя допускать больших колебаний температур выплавляемых моделей.

На скорость сушки слоев влияют следующие факторы.

Природа органического растворителя, в котором было приготовлено связующее. Оболочки из суспензий, приготовленных с метиловым спиртом или ацетоном, сохнет быстрее, чем с этиловым или с изопропиловым спиртом; это согласуется с точками кипения этих жидкостей.

2. Концентрация условного кремнезема и его гидратов в жидом связующем. Превращение золя в гель, вызываемое сближе-ием коллоидных частиц Si02, наступает при увеличении концентрации кремнезема после испарения дисперсионной среды. Поэтому слои суспензии со связующим, имеющиие высокую концентрацию коллоидных дисперсий Si02 затвердевают за более короткий промежуток времени, чем огнеупорные суспензии с низ_ кой концентрацией Si02.

3. Температурные условия в сушильном отделении. Скорость сушки зависит прежде всего от температуры окружающей среды, скорости движения потоков воздуха и интенсивности отвода паров дисперсионной среды. Повышенная температура ускоряет испарение дисперсионной среды и сокращает время сушки оболочки. Например, при повышении температуры с 20 до 27 °С продолжительность сушки сокращается на 70%. При температуре выше 25 °С ухудшаются условия работы на рабочих местах при ручном нанесении слоев.

В случаях если оболочку сушат при температурах более высоких (при нанесении слоев суспензии), оболочка должна находиться в сушильной камере только в течение времени, необходимого для испарения дисперсионной среды из связующего. В этом случае теплота испарения растворителя ограничивает повышение температуры всего блока и особенно выплавляемых моделей. При нагреве моделей их расширение превышает расширение керамического покрытия, что приводит к растрескиванию и даже разрушению формы. На практике при использовании различных по форме моделей и габаритных размеров блока время испарения растворителя неодинаково, и трудно установить единый режим сушки. Поэтому нельзя рекомендовать повышенную температуру при сушке блоков. При ручном и механизированном способах формирования оболочки нельзя допускать колебания температур в рабочем помещении. Наносить на блоки суспензию, обсыпать их огнеупорным материалом и отверждать слои оболочки следует при температуре около 25 °С.

Все способы, позволяющие ускорять испарение дисперсионной среды из оболочки, способствуют сокращению времени сушки. Существенное сокращение времени достигается при сушке в потоке воздуха со скоростью движения по крайней мере 180м/мин. При умеренно нагретом воздухе (25—27° С) и скорости потока воздуха около 250 м/мин можно сократить время сушки отдельных слоев до 50—55 с.

Сокращение времени сушки оболочек в потоке воздуха с умеренно повышенной температурой использует фирма British Engine Со (Англия), являющаяся побочным предприятием фирмы Rolls-Royce Ltd. Там применяют специальное устройство для сушки оболочек; температура воздуха 21—23 °С, скорость 305 м/мин.

Другим способом быстрого удаления паров дисперсионной среды является вакуумирование пространства сушильной камеры. При быстром испарении растворителя в вакууме происходит активное охлаждениек ерамических слоев, что может вызвать деформацию и растрескивание моделей и оболочек. Поэтому при сушке в вакууме необходимо строго поддерживать тепловой режим в камере. Обычно это достигается тем, что через определенные интервалы времени пространство сушильной камеры через специальные отверстия разгерметизируется. При разгерметизации в камере частично поднимается температура. Лучшим и наиболее технологичным является обогрев всего вакуумированного пространства встроенным устройством. Время сушки при этом можно сократить на 30—40%.

Исследованиями установлено, что сушка в потоке воздуха является более эффективной и более подходящей для условий массового производства, чем сушка в вакууме. Формы непрерывно проходят через сушильный тоннель, продуваемый потоком воздуха. При вакуумной сушке происходит периодическая загрузка и выгрузка отвержденных блоков отдельными партиями, что нарушает непрерывность производственного цикла.

Недостаток туннельной сушки в потоке воздуха —постоянная направленность воздушного потока, что не обеспечивает равномерного обдува всех частей блока. Для устранения этого недостатка, особенно при сушке форм с особо сложной конфигурацией, следует увеличить скорость воздушного потока. Сушка в вакууме рекомендуется для оболочек, которые требуют наиболее полного удаления растворителя, как, например, после их химического отверждения.

4. Величина зерна обсыпочного материала. С увеличением величины зерна обсыпочного огнеупорного материала увеличивается и скорость сушки слоев оболочки. Так, например, слои оболочки, обсыпанные крупным (0,3—0,6 мм) . песком, сохнут в спокойном воздухе до постоянной массы на 25% быстрее, чем слои, оасыпанные мелкие песком (0,1—0,3 мм), при тех же условиях сушки. При малой скорости обдувающего воздуха температура сушки не должна превышать 30 °С, иначе спирт из нижележащих слоев оболочки будет испаряться слишком быстро. Образующийся при этом большой объем паров спирта не успевает спокойно выйти через поры оболочки, что приводит к ее вспучиванию и расслоению.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум