В настоящее время до 75% отливок получают в песчано—глинистых формах. Как известно все формы должны обладать той или иной конструктивной прочностью. На прочность песчано—глинистых форм в сыром состоянии влияют следующие основные факторы: качество и количество формовочной глины, зерновой основы ( наполнитель ) и технологических добавок; влагосодержание; степень уплотнения смеси. На прочность сухих форм кроме перечисленных факторов влияет ещё режим сушки.
Прочность смесей является результатом сложного взаимодействия различных компонентов между собой. Прочность песчаноглинистой смеси в сыром состоянии обусловлена физическими и физико—химическими силами взаимодействия материала зерновой основы и водно глинистым связующим. Основой прочности формовочных смесей являются Н-связи, хотя некоторый вклад в формирование данного показателя вносят также силы поверхностного натяжения воды, капилярные ислы и силы межмолекулярного воздействия. Водородные связи возникают между атомами водорода и атомами наиболее электроотрицательных элементов, в частности с кислородом. Сочетание атомов водорода и кислорода как раз и наблюдается на базальных поверхностях частиц глины и поверхностных слоях диоксида кремния и других оксидов, служащих материалом зерновой основы.
Физические силы взаимодействия существуют практически всегда, однако при наличии более мощных источников сил, каковыми являются Н-связи, они отходят на второй план. Водородные связи возникают непосредственно между гидроксилированными слоями частиц наполнителя, а также между ними и слоями атомов базальных поверхностей глинистых частиц. Разрыв прежних Н-связей между ОН-группами поверхностных слоёв зёрен диоксида кремния происходит в процессе перемешивания и уплотнения смеси. Возникновение новых Н-связей имеет место в процессе уплотнения и при сушке. Для достижения наиболее полного контакта между частицами при уплотнении, когда наблюдается максимальная прочность смеси в высушенном состоянии, необходима более высокая влажность смеси, чем влажность обеспечивающая максимальную прочность в сыром состоянии. Этим объясняется то обстоятельство, что при формовке смеси для заливки по сухому всегда содержит больше влаги, чем смеси для заливки по—сырому.
6.1. Песчано—глинистые смеси
Глины являются водными алюмосиликатами, или солями поликремневых кислот. Минералогической основой большинства используемых в литейном производстве глин является каолинит, монтмориллонит и гидрослюды. В соответствии с ГОСТ 3226-77 по минералогическому составу глины делят на каолиновые и каолино—гидрослюдистые ( основные составляющие — каолинит и каолинит с гидрослюдой ), бентонитовые ( основа — монтмориллонит, а также некоторые другие минералы ) и полиминеральные ( основа — смесь различных глинистых минералов ). Химический состав глин является переменным, особенно гидрослюдистых, в которых он меняется от каолинита до мусковита.
Химические формулы идеальных глинистых минералов обычно пишут двумя способами: в виде оксидов металлов в последовательности по возрастающей валентности до кремнезёма с указанием в конце молекул воды или в виде структурных формул. Так, каолинит, монтмориллонит и мусковит показывают соответственно как Al2O3·2SiO2·2H2O, Al2O3·4SiO2·H2O+nH2O, K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O или Al2[Si2O5](OH)4, 2Al[Si2O5](OH)+nH2O, 2Kal2[Si3AlO10](OH)2.
Глина имеет весьма сложное строение. Структуру глинистых минералов можно рассматривать как сочетание перемещающихся слоёв различных групп атомов кислорода, кремния, алюминия, водорода, калия и др. Комбинация этих слоёв образует пакеты.
Пакет каолинита состоит из слоя кремнекислорода тетраэдрической упаковки ( в вершинах атомы кислорода, в центре — кремния ) и гидроксильных групп, в которых в видеоктаэдрической упаковки расположены атомы алюминия. Пакеты находятся на равном расстоянии друг от друга. Межплоскостное расстояние c по данным различных исследований составляет (7.13÷7.2)10-10м. Ионы в каждом пакете каолинита ( равно как и в других глинистых минералах ) связаны между собой прочными валентными силами. Пакеты—соседи удерживаются друг с другом более слабыми водородными связями, возникающими между кислородом тетраэдров и водородов внешних ОН-групп.Пакеты электрически нейтральны.
Пакет монтмориллонита состоит из трёх слоёв: двух кремнекислородных тетраэдрических, расположенных на внешних плоскостях, и одного внутреннего алюмокислородного с ОН-группами октаэдрической упаковки. Как и в каолините, здесь связь между ионами внутри пакета валентная, прочная. Взаимодействие пакетов осуществляется межмолекулярными ( вандерваальсовыми ) силами между одноимёнными внешними ионами кремнекислородного тетраэдра соседних пакетов. Это взаимодействие более слабое, чем в каолините ( где действуют Н-связи ). Такая взаимосвязь позволяет между пакетами проникать воде
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
