го потребовалось бы тщательное фракционирование и регулирование со­ отношения частиц. Такую задачу решить очень сложно, так как промыш­ ленность выпускает порошки огнеупоров (в частности электрокорунда) с зернами соседних фракций и пористость полуфабриката из подобных масс чаще всего находится в пределах 25-45 %, а плотность изделия достигает­ ся при обжиге. Часто в практике керамического производства для ускоре­ ния контроля зерновой композиции определяют величину удельной по­ верхности микропорошков, выражаемую в си 1т. Ее определение основано на зависимости гидравлического сопротивления порошка при прохожде­ нии через него воздуха от размеров частиц.

2.3. Прессование стержней

Концентрированные суспензии, применяемые для всех процессов ке­ рамического литья, принято называть керамическими шликерами.

Керамические шликеры могут быть получены на основе водных сус­ пензий и на основе суспензий с расплавленным органическим пластифика­ тором. Дисперсионная среда последних (преимущественно парафин или композиции на его основе) твердеет в результате теплоотдачи в металли­ ческую форму, после чего из последней извлекают упрочнившуюся отлив­ ку.

Изготавливают стержни (отливка - полуфабрикат) методом горячего литья под давлением.

2.3.1. Требования к шликерам

Однородность шликера (характеризуемая соотношением в нем мине­ ральных компонентов и жидкости, а также зерновым составом минераль­ ной части) не должна существенно нарушаться под влиянием оседания твердых частиц при его хранении и в процессе литья. Взаимодействие час­ тиц в концентрированной суспензии препятствует их свободному паде­ нию, и скорость оседания снижается во много раз по сравнению с расчет­ ной (по закону Стокса). Практически всегда используют достаточно кон­ центрированные шликеры с объемным соотношением Т:Ж примерно (2,8-нЗ,8): 1 (для электрокорунда). При необходимости длительного хране­ ния производственные шликеры обязательно перемешивают.

Шликер должен обладать хорошей текучестью (т.е. низкой вязко­ стью) при достаточно высокой концентрации дисперсной фазы. При горя­ чем литье высокая концентрация шликера снижает расход пластификатора и повышает относительную плотность полуфабриката.

Физико-химические способы воздействия на шликер, обеспечиваю­ щие снижение его вязкости без значительного разбавления жидкостью, принято называть разжижением шликера.

Обязательным требованием к минеральному порошку, вводимому в

шликер, является хорошее высушивание его, т.е. максимальное удаление свободной влаги, сильно ухудшающей смачивание минеральных частиц парафином. Влажность порядка 1 % препятствует получению шликера с хорошей текучестью, и даже 0,1- 0,2 % влаги оказывают заметное отрица­ тельное влияние.

Основным компонентом дисперсионной среды шликера является па­ рафин, т.е. смесь твердых предельных углеводородов, получаемая при пе­ реработке нефти. У применяемых парафинов ?°пл лежит в пределах 5055 °С. Плотность твердого парафина составляет около 0,9 г/см , а расплав­ ленного - около 0,8 г/см3 Соответственно объем парафина при затверде­ вании уменьшается на 10-12 %, что существенно влияет на технологию горячего литья.

В сочетании с парафином для приготовления шликеров могут быть использованы и другие термопластические вещества, например стеарин, полиэтилен, воск, церезин. При добавлении к парафину они заметно влия­ ют на температуру его плавления и вязкость.

2.3.2. Прессование

Шликер при температуре 80-110 °С подается в пресс-форму и выдер­ живается под давлением в течение времени, достаточного для затвердева­ ния всех участков тела (стержня). В зависимости от размеров и конфигу­ рации стержня продолжительность выдержки колеблется от нескольких секунд до нескольких минут. Поскольку шликер практически не сжимает­ ся, то роль давления не заключается в его непосредственном уплотнении. В процессе заливки давление обеспечивает достаточно быстрее заполнение формы и предотвращает неоформление отдельных участков под влиянием застывания подводимого к ним шликера. Однако излишне высокое давле­ ние может вызвать фонтанирование шликера из литниковых отверстий пресс-формы, раскрытие ее половинок и, как следствие, изменение геомет­ рических размеров стержня.

Периодом заливки действие давления не заканчивается. При охлажде­ нии наблюдается усадка шликера на 3-5 % по объему, связанная с затвер­ деванием парафина. Объемной усадке соответствует линейная усадка на 1- 2 %. Однако внешние размеры стержня быстро фиксируются вследствие затвердевания слоев, прилегающих к стенкам формы. Поэтому наружная

линейная усадка (отнесенная к размерам формы) не превышает 0,2- 0,3 %, что достаточно для беспрепятственного извлечения стержня.

При охлаждении же всей массы залитого шликера преобладает внут­ ренняя усадка с образованием усадочных раковин или рыхлот в теле стержня. Такая усадка характерна для массивных стержней или стержней, имеющих переменную толщину. Выдержка под давлением обусловливает поступление новых порций шликера и способствует компенсации большей части внутренней усадки, т.е. заполнению раковин, рыхлот, и образованию стержня без дефектов. Для осуществления этих процессов необходима та­ кая конструкция пресс-формы и система теплоотвода, при которых литник и прилегающие к нему участки затвердевают последними, обеспечивая по­ ступление горячего шликера до конца процесса.

На качество стержней влияет и температура заливаемого шликера, оп­ ределяющая его вязкость. Излишнее снижение температуры ухудшает те­ кучесть и ускоряет затвердевание, что может привести к недоливам (осо­ бенно при наличии тонкостенных участков и сложной конфигурации стержня). Перегрев шликера, увеличивающий внутреннюю усадку, может снизить плотность стержня и, кроме того, повысить общую длительность затвердевания. Оптимальная температура шликера составляет 80-110 °С при прессовании через стакан. В современных аппаратах для литья кера­ мических масс заданные параметры режима поддерживаются автоматиче­ ски и зависят от принципа действия литьевой машины.

2.3.3. Оборудование для прессования стержней

Ведущие западные фирмы используют для прессования стержней

специальные прессы, развивающие усилие запирания пресс-формы от 38

2

до 100 т и обеспечивающие давление прессования до 1200 кгс/см Суще­ ствуют два принципиально различных типа прессов. В первом использует­ ся принцип литья шликера под давлением, во втором - принцип экструзии шликера в пластическом состоянии.

Схема прессования на прессах первого типа представлена на рис 2.3. Шликерная (стержневая масса) разогревается в емкости (на схеме не пока­ зана, т.к. является самостоятельным агрегатом), находящейся рядом со станиной пресса, и подается в инжекционный цилиндр 1 для запрессовки в пресс-форму 2. Емкость для расплавленного шликера оснащена системой перемешивания, позволяющей предотвратить оседание крупных частиц шликера и сохранить однородность его состава по всему объему резервуа­ ра. Обогреваемое сопло обеспечивает поступление жидкого шликера в пресс-форму при выдержке его под давлением с целью компенсации усад­ ки. Сопло может передвигаться в двух плоскостях, что облегчает его на­ стройку. К сожалению, опыта прессования на таких прессах стержней из

UJ

-Рь

Рис. 2.3. Схема пресса, предназначенного для прессования стержней из предварительно рсплавленной массы: 1 - цилиндр инжекционный; 2 - пресс-форма; 3 - сопло запрессовочное; 4 - плита пресса (подвижная)