Теория и технология литейного производства: Учебное пособие, страница 50

Степень неоднородности смеси С# в процессе смешивания уменьшается до некоторой величины, не изменяющейся в даль­нейшем. В первый период смешивания основная часть связующе­го располагается в виде агрегатов между песчинками и только небольшая часть ее обволакивает их поверхность, образуя кон­такты между ними, сообщая смеси незначительную прочность. Дальнейшее обволакивание зерен песка происходит при много­кратном создании в смешиваемом объеме уплотненной структу­ры, вследствие чего вся поверхность зерен покрывается оболоч­кой связующего. Скорость протекания процесса обволакивания зерен песка связующими определяется физико-механическими свойствами составляющих смеси, конструкцией рабочих органов смесителя, числом уплотнений и разрыхлений в элементарном объеме смеси в единицу времени.

Структурно-механические свойства формируются на протя­жении всего цикла приготовления смеси. Рациональная последо­вательность введения компонентов и оптимальный режим приго­товления смеси обеспечивают достижение ее однородности и максимума прочности. При смешивании происходит распределе­ние отдельных компонентов смеси и формирование на поверхно­сти наполнителя оболочки связующего, т.е. создается структура, качество которой определяет свойства упрочненной смеси.

Силы адгезии и когезии связующего, находящиеся в функ­циональной зависимости от сил его поверхностного натяжения, оказывают решающее влияние на качество структуры смеси.

Модель формирования однородной структуры смеси [6] опи­сана в несколько этапов. На первом этапе (рис.3.1, а) наполни­тель занимает объем V. В некоторую часть этого объема вводится связующее, после чего в общем объеме появляется участок V], в котором распределено все связующее. Благодаря силам адгезии на каждой частице наполнителя формируется оболочка связую­щего (процесс смачивания), толщина которой значительно пре­вышает оптимальную. Поверхность наполнителя всегда имеет ак­тивный слой экспонированных ионов, которые вступают во взаимодействие с поверхностным слоем молекул связующего. Это взаимодействие определяет работу адгезии А_адг в пограничном слое. При этом появляется так называемый эстафетный эффект, при котором первый слой связанных молекул взаимодействует с последующим, образуя оболочку упорядоченных молекул свя­зующего. Особенностью этого слоя является дифференцированная сила связи. По мере удаления от наполнителя силы связи, опре­деляемые как силы когезии, уменьшаются и достигают значения, равноценного собственно работе когезии, т.е. вдвое больше силы поверхностного натяжения. В этом случае силы когезии меньше сил адгезии. На втором этапе (рис.3.1, б) при смешивании проис­ходит сдвиг объема V\ внедрение его в следующий элементарный объем V₂. Поскольку А_адг>А_ког, связующее из поверхностных слоев оболочки наполнителя в объеме V_t переходит на активную поверхность наполнителя в объеме V₂. При дальнейшем сдвиге частиц затрачивается работа на преодоление сил когезии в свя­зующем и происходит разрыв контактов оболочек двух частиц наполнителя. Процесс перемешивания продолжается до полного распределения связующего между зернами наполнителя и фор­мирования на них оболочек (рис.3.1, в), Процесс перемешивания на первых двух этапах в общем виде определяется уравнением