книги из ГПНТБ / Медведев Я.И. Технологические испытания формовочных материалов

Количественное обозначение реакции среды выражается так называемым водородным показателем рН — отрицательным лога­ рифмом концентрации водородных ионов

р Н = - l o g [ H ' ] .

Тогда нейтральная среда будет характеризоваться рН = 7, кислая — рН == 6; 5; 4 и т. д. (по мере возрастания кислотности), щелочная — рН == 8; 9; 10 и т. д. (по мере возрастания щелочно­ сти раствора).

Так как в формовочные и стержневые смеси практически всегда входит вода, следовательно смеси имеют некоторую величину рН, характерную для данного состава. Используемые в литейном про­ изводстве неорганические материалы в большинстве случаев являются природными солями различных кислот и оснований. Реагируя с водой, они образуют кислоты и основания, изменяю­ щие рН смеси. Существенно влияет на рН смеси разложение орга­ нических добавок с образованием органических и минеральных кислот. В связи с этим предлагают подбирать состав смеси с обя­ зательным учетом рН используемых компонентов 1 .

В последние годы в отечественной и зарубежной практике стали уделять внимание контролю рН, как фактора, влияющего на исход­ ные свойства смесей. По данным работы [34], величина рН ока­ зывает существенное влияние на связующие свойства бентони­ товых глин. Сравнительно высокие значения рН обеспечивают в естественных условиях образование бентонитовых глин с харак­ терными свойствами (высокой дисперсностью, набухаемостью, гидрофильностью и высокой связующей способностью), тогда как кислая среда способствует менее резкому проявлению этих свойств, и бентонитовые глины становятся похожими по свойствам на каолинитовые.

В очень кислых средах бентониты почти не набухают, а в очень щелочных образуют плотный гель, препятствующий диспергиро­ ванию глины. Поэтому наиболее полно проявляются полезные свойства бентонита при некотором определенном значении рН.

В работе [183] также подчеркивается, что связующая способ­ ность глин и бентонитов определяется не только их химическим составом, но и величиной рН. В результате проведенных исследо­ ваний было установлено, что у некоторых естественных и синтети­ ческих смесей с увеличением рН прочность в высушенном состоя­ нии резко возрастает, в то время как прочность во влажном со­ стоянии растет незначительно. Отмечалось также, что, например, с увеличением рН бентонита с 7,3 до 10,5 пластичность смеси по­ вышается. В то же время, по данным работы [183], изменение величины рН смесей от 5 до 10,5 существенно не влияет на качество поверхности отливок.

используют стандартные рН-метры. Во ВНИИЛИТМАШе разра­ ботана методика определения рН при помощи рН-метра типа ЛП-58 Московского завода контрольно-измерительных приборов [57]. Прибор позволяет определять рН в пределах от 0 до 13, при этом общая погрешность не превышает 0,1 рН.

Б. И. Мархасев для определения рН смесей рекомендует ис­ пользовать иономер ИМ-2М. Этот прибор удобен, надежен и прост в работе и обеспечивает точность до 0,2 рН, что вполне доста­ точно для цеховых условий. В настоящее время, известно большое число рН-метров, больших и малых, стационарных и переносных, например прибор ЛПУ-01.

Независимо от типа применяемого прибора настройку послед­ него производят по стандартным буферным растворам, т. е. ра­ створам, рН которых точно известно. Обычно в качестве буферных используют 0,1-молярный раствор однозамещенного ацетата ка­ лия (рН = 3,72) или 0,05-молярный раствор безводной буры (рН = 9,18 при 25 °С и 9,23 при 18 °С).

Вытяжку из испытуемого материала готовят на дистиллиро­ ванной воде. При хранении воды необходимо принимать меры для предупреждения растворения и удаления уже растворившегося в воде углекислого газа. Последний сообщает воде более кислую реакцию, что искажает результаты измерений. Для удаления ра­ створенного углекислого газа воду необходимо кипятить не менее 1 ч и хранить в закрытых сосудах, снабженных поглотителями угле­ кислого газа, например трубкой с натронной известью. Натронную известь приготовляют следующим образом. К крепкому раствору NaOH добавляют порошкообразную негашеную известь (на 1 вес. ч. NaOH 2 вес. ч. СаО), перемешивают и, выпарив досуха в желез­ ном сосуде, известь покаливают при 500 °С. Полученную массу измельчают и просеивают. Хранить известь нужно в плотно заку­ поренных банках.

Результаты работы [57 ] показывают, что рН вытяжки практи­ чески не зависит от ее разбавления, и точность взвешивания на­ вески материала существенно не влияет на точность определе­ ния рН. Для определения рН глин и бентонитов достаточно раз­ бавление1 1 : 25; при меньшем разбавлении увеличивается дли­ тельность установления равновесия. Для определения рН смесей с органическими связующими рекомендуется разбавление 1 : 4; большее разбавление приводит к нестабильным результатам, мень­ шее — к обильному пенообразованию при приготовлении вытяжки, что затрудняет определение. При определении рН песков, песчаноглинистых смесей, смесей на жидком стекле рекомендуется разбав­ ление 1 : 2; большее разбавление приводит к нестабильным резуль­ татам, меньшее — затрудняет перемешивание.

1 Отношение количества материалов (в г) к количеству дистиллированной воды (в мл).

результате воздействия окружающей среды (ее температуры, влажности, газонасыщенности и т. п.) изменится от среднего до нижнего допустимого значения, можно обоснованно называть живучестью смеси. Нижний предел применимости смеси устанав­ ливают исходя из реальных условий производства. Тогда живу­ честь жидкой смеси будет определяться не моментом исчезнове­ ния последнего пузырька пены, а временем, по истечении которого, начиная с приготовления смеси, могут быть залиты стержневые ящики и получены стержни удовлетворительного качестве (без спаев и недоливов).

Подобная оценка живучести позволит сравнивать результаты

В литейном производстве наиболее распространенным, а часто и единственным свойством, контролируемым при приготовлении краски, является ее плотность. Это свойство определяют либо при помощи стандартных ареометров, либо взвешиванием извест­ ного объема краски.

Плотность краски зависит от плотности огнеупорного напол­ нителя и плотности жидкой фазы (раствора связующего и стаби­

Основное назначение противопригарной краски состоит в том, чтобы после нанесения и высыхания на поверхности формы обра­ зовался сплошной защитный слой необходимой толщины. Сле­ довательно, критерием, определяющим сплошность и толщину сухого слоя краски, является объемная концентрация огнеупор­ ного наполнителя. Используя краски с одинаковой плотностью, но с наполнителями разной плотности, получают слой краски раз­ личной толщины. Поэтому плотность как характеристика имеет смысл для одной какой-либо краски с узким интервалом колеба­ ний по составу и только в очень редких случаях может быть харак­ теристикой группы однородных красок.

Например, плотность цирконовых красок, содержащих 60 об. % наполнителя, при использовании в качестве жидкой фазы раство-

с заданным содержанием наполнителя на растворе жидкого стекла данной плотности.

колебания составляют менее 1 % от среднего значения и могут не учитываться.

•В этом случае плотностью можно характеризовать группу цирконовых поливинилбутиральных красок при заданном содер­ жании наполнителя.

Однако близкие по плотности и одинаковые по объемной кон­ центрации наполнителя краски будут обладать различными тех­ нологическими свойствами (стойкостью против оседания и крою­ щей способностью) в зависимости от вязкости.

В табл. 17 и 18 приведены примеры существенного изменения вязкости при постоянной плотности и изменения плотности при постоянной вязкости.

Данные табл. 17 и 18 убедительно доказывают необходимость одновременного контроля плотности краски и ее вязкости.

вязкости. В СССР наиболее часто выражают вязкость в градусах Энглера (°Е). Число градусов Энглера представляет собой отноше­ ние времени истечения 200 см3 испытуемой жидкости ко времени

истечения 200 см3 воды, взятой при 20 °С. Эту условную вязкость приближенно можно перевести в динамическую вязкость т) в пуа­ зах или в кинематическую вязкость v в стоксах по формулам

отверстия воронки, через которое вытекает жидкость, зависит от консистенции жидкости. Для жидкостей типа формовочных кра­ сок наиболее удобны воронки с отверстием диаметром 4 мм (ВЗ-4). С некоторым допущением (если пренебречь разницей высот стол­ бов жидкости в вискозиметре Энглера и воронках ВЗ) вязкость жидкости может быть выражена в градусах Энглера, а затем пере­ считана в пуазы или стоксы и при определении ее на воронках ВЗ. Однако часто на практике ограничиваются выражением условной вязкости временем, необходимым для истечения жидкости из воронки.

Известно применение вискозиметров иных размеров: например, вязкость некоторых красок определяют на воронке емкостью 50 см3 с отверстием диаметром 1,8 мм [97].

Седиментационная устойчивость. Под седиментационной устой­ чивостью противопригарных красок в литейном производстве под­

Эта характеристика краски является важной с практической точки зрения, так как определяет не только удобство работы с краской, но и качество наносимого на форму слоя.

Устойчивость краски против оседания, или седиментационная устойчивость, является комплексным свойством и зависит от мно­ гих факторов: вязкости и плотности жидкой фазы, плотности, размера и формы частиц огнеупорного наполнителя, физико-хими­ ческого взаимодействия жидкой фазы с наполнителем.

В литейном производстве устойчивость красок характеризуют, как правило, их однородностью, т. е. постоянством концентрации наполнителя по высоте сосуда в течение соответствующего времени. Практически устойчивость красок определяют в цилиндрах заме­ ром отстоя жидкой фазы или осадка противопригарного наполни­ теля, образовавшихся через соответствующее время, в абсолютных единицах или в процентах высоты сосуда [97, 162 и др. ]. К сожа­ лению, в указанных работах использовали различные по высоте сосуды и разную продолжительность отстаивания, что не позво­ ляет сравнивать полученные результаты. Кроме того, этот метод определения устойчивости в достаточной мере субъективен, так