Тепловая обработка формовочной смеси со связующим может существенно изменить величину сил адгезии и когезии. Так испарение растворителя из связующего, а также твердение связующего с изменением объема вызывает появление в нем трещин и может изменить поверхность контакта с твердой фазой. В результате снижаются прочностные свойства смеси. Повышение скорости испарения растворителя, скорости процесса гелеобразо- вания или полимеризации, увеличение исходной толщины пленки связующего, затвердевающего с уменьшением объема, способствуют возникновению внутренних напряжений в пленке связующего и появлению в ней трещин, что снижает величину сил адгезии.
Оптимальная толщина пленки связующего, затвердевающего с уменьшением объема, зависит от его физико-механических свойств. Для связующих, применяемых в литейном производстве, она составляет 10-50 мкм.
Если физико-химические свойства связующего не изменяются с течением времени или при затвердевании связующего не нарушается сплошность пленки, то величина адгезии практически не зависит от толщины пленки. Предел прочности смеси с повышением содержания связующего до определенного предела будет возрастать за счет увеличения площади контактов между частицами смеси в единице объема.
Прочность контактов также определяется строением оболочки связующего на поверхности зерен наполнителя, т.е. структурой пленок связующего. Согласно классификации [5], пленки связующих материалов могут быть представлены 5 типами: сплошная однородная ровная пленка, не имеющая зернистости и признаков трещин (пленки льняного масла, олифы, П); сплошная пленка, имеющая разобщенные пузыри (пленки МФ-17.М); сплошная пленка, имеющая складки (жидкое стекло, подвергнутое тепловой обработке); сплошная пленка, имеющая зернистую структуру (пленки ГТФ); пленка, имеющая трещины (древесный пек, 4ГУ, ЛСТ).
Наибольшей прочностью обладают связующие, образующие сплошные однородные пленки. Наименьшей — связующие, образующие пленки с трещинами. Промежуточные значения прочности характерны для связующих, имеющих зернистую структуру пленки. Понижение вязкости ряда связующих материалов заметно улучшает структуру пленок и, соответственно, повышает прочность смесей, так как при этом происходит более полное обволакивание связующим зерен наполнителя.
Размер и конфигурация манжеты определяются толщиной пленки, которая зависит от содержания в смеси связующего и от удельной поверхности наполнителя. При уменьшении толщины пленки связующих материалов работа адгезии значительно возрастает. При достижении некоторого максимума наблюдается ее снижение. Максимальная величина адгезии соответствует оптимальной толщине пленки связующего. При дальнейшем увеличении толщины пленки связующего в ней значительно повышаются объемные напряжения, что приводит к резкому снижению адгезии.
По характеру разрушения смеси условно разделяются на три типа: сырые песчано-глинистые с когезионным механизмом разрушения, смоляные — с адгезионным и жидкостекольные — со смешанным механизмом разрушения. Прочность смеси зависит от конфигурации частиц наполнителя, их взаимного расположения (упаковки зерен), толщины пленки и равномерности распределения связующего на поверхности зерен, от внешнего воздействия (давления, температуры), адгезионных и когезионных свойств пленки и многих других факторов.
Для оценки влияния внешних факторов и характеристик формовочной смеси на ее прочность [5] были приняты следующие допущения:
преодоление сил адгезии происходит по поверхности зерен песка, а сил когезии — путем разрыва пленки связующего по наименьшему сечению;
все частицы смеси шарообразной формы, с идеально гладкой поверхностью и одинаковыми размерами.
Частицы смеси могут занять различное положение
друг относительно друга. Число их контактов зависит от степени уплотнения и
гранулометрических параметров наполнителя. Наиболее плотной упаковке
соответствует координационное число К=12, наименее плотной упаковке — К=6.
Координационное число реальных уплотненных формовочных смесей 6<К<12.
Максимальная прочность при растяжении реальной смеси находится в пределах ай
< аког < аь .
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.