37. Режимы смешивания и влияние их на свойства составов.

Режимы приготовления смеси определяют ее свойства. Под режимами приготовления понимают: правильность выбора смесителя, точность дозировки материалов, порядок загрузки компонентов в смеситель и время их. перемешивания. Для приготовления формовочных и стержневых смесей используют смесители каткового, лопаточного и шнекового типов. Катковый тип смесителей применяют для приготовления смесей, в состав которых входит глина. Под воздействием катков глина подвергается разминанию, что необходимо для формования надлежащей структуры глинисто-водной оболочки на зернах песка. Существует два вида каповых смесителей: с вертикальными и горизонтальными катками. В цехах с большим объемом производства применяются для приготовления единых и наполнительных смесей высокопроизводительные центробежные смесители с горизонтально вращающимися катками. Например, режим приготовления ГТГС: вводят компоненты песок* глина(П)+вода(П)+добавки(П); время перемешивания 6-12 мин (на свежих материалах); 3-5 мин (на оборотной смеси); смесители катковые (горизонтальные и вертикальные). ЖСС: песок+жидкая композиция(П)+смола(П); 2мин, лопастные. Приготовление красок производят в краскомешалках. Применяют 2 типа краскомешалок: с воздушным и механическим перемешиванием компонентов. Краскомешалки, работающие на сжатом воздухе целесообразно применять для приготовления красок с огнеопасными органическими растворителями, т.к. возможность искрообразования в них исключается. У лопастной краскомешалки смешивающим органом являются лопатки, закрепленные на валу, вращающемся от электромотора. При приготовлении водорастворимых красок из паст централизованной поставки сначала в краскомешалку загружают пасту и в неполном количестве воду, затем вводят стабилизаторы, предварительно замоченные в воде и производят тщательное перемешивание, в процессе которого добавляют воду до требуемой плотности краски. При изготовлении красок из отдельных компонентов в краскомешалку загружают материалы в соответствии с рецептурой готового состава и производят тщательное перемешивание до получения однородной суспензии требуемой плотности. При длительном хранении краски перед употреблением ее необходимо тщательно перемешать в краскомешалке.

37. Методы испытаний формовочных смесей.

В литейных цехах контроль качества формовочных и стержне­вых смесей сводится к определению следующих физико-механиче­ских характеристик: содержание глинистой составляющей, влаж­ность, газопроницаемость, предел прочности при сжатии во влаж­ном и сухом состояниях, предел прочности при растяжении, а иногда при срезе и изгибе. Кроме того, при разработке новых со­ставов смесей определяют газотворность, осыпаемость, поверхно­стную твердость, долговечность, текучесть, выбиваемость и живу­честь.

Влажность. Под влажностью формовочной смеси понимается содержание в ней свободной и гигроскопической влаги, выражен­ное в процентах к массе смеси. Содержание влаги в смесях опре­деляется нормальным или ускоренным методом.

Нормальный метод. Навеску 50 ± 0,01 г исследуе­мой смеси помещают в предварительно высушенные и взвешенные фарфоровые чашки и переносят в сушильную печь. Температура в печи должна быть 105—110 °С. По истечении 30 мин чашку с на­веской вынимают из печи и взвешивают, затем опять помещают в печь. Каждое последующее взвешивание производят после вы­сушивания в течение 15 мин до постоянной массы. После этого чашки с навеской помещают в эксикатор, где охлаждают до нор­мальной температуры. Охлажденную навеску взвешивают. Влажность смеси

X = 2 (m₁ — m₂),

где m₁ и m₂ — масса чашки с навеской до высушивания и после него, г.

Ускоренный м е т о д. Для ускорен­ного определения вла­ги в формовочных сме­сях используют прибор мод. 062М . Навески смеси массой 10 г каждая взвешива­ют с точностью до 0,1 г в фарфоровых чашках. Чашки с на­весками устанавливают на столик прибора под лампу на рас­стоянии 40—50 мм от нее. Для удобства их установки кожух по­ворачивают на 90°, а за­тем возвращают в ис­ходное положение. При­бор включают и высушивают смесь до постоянной массы. Сред­няя продолжительность высушивания составляет 3 мин. После высушивания навеску охлаждают и снова взвешивают. Влаж­ность смеси

Х= (m₁ — m₂)/ m₁ * 100%

Одновременно сушат три образца. Расхождения между резуль­татами параллельных определений влажности как нормальным, так и ускоренным методами не должны быть более 0,1 % при мас­совой доле влаги до 1 %, 0,15 % при массовой доле влаги от 1 до 5 % и 0,18 % при массовой доле влаги свыше 5 %. Если эти раз­личия превышают указанные значения, определение повторяют.

Газопроницаемость. Существует два метода определения газо­проницаемости смеси: нормальный и ускоренный.

Нормальный метод. Через стандартный образец диаметром и высотой 50 мм пропускают 2000 см³ воздуха нормаль­ной температуры, при этом фиксируют давление Р воздуха перед образцом и время т прохождения всего объема воздуха. Газопроницаемость:

К = Vh/(FPt),

где V — объем воздуха, прошедшего через образец, см³; h — высота образца, см; F —площадь поперечного сечения образца, см²; Р — давление воздуха перед образцом, Па; t— время прохожде­ния через образец данного объема воздуха, мин. Газопроницае­мость — величина безразмерная.

Газопроницаемость смеси определяют на специальном приборе. Трехходовой воздушный кран прибора ставят в поло­жение «Открыто» и осторожно поднимают колокол до тех пор, пока отметка X, имеющаяся на колоколе, не совпадает с верхней кромкой бака, после этого кран прибора переключают на поло­жение «Закрыто».

Из исследуемой смеси изготовляют стандартный образец на лабораторном копре в неразъемной металлической гильзе. При определении газопроницаемости смеси во влажном состоянии сразу же после изготовления образца гильзу с ним вставляют в чашку затвора и поворотом гайки плотно закрепляют в при­боре. При определении газопроницаемости смеси в сухом состоя­нии образец после изготовления высушивают или отверждают в условиях, соответствующих требованиям к конкретным связую­щим материалам и смесям, затем охлаждают на воздухе. После охлаждения образец помещают в специальную гильзу и устанавливают на приборе.

Кран ставят в положение «Испытание», коло­кол начинает опускаться. При совпадении отметки 0 на коло­коле с краем бака 5 включают секундомер, при прохождении отметки 1000 по манометру фиксируют давление воздуха Р под испытуемым образцом, а при прохождении отметки 2000 оста­навливают секундомер и фикси­руют время, в течение которого через образец прошло 2000 см³ воздуха. Трехходовой кран ста­вят в положение «Закрыто». Зная Р и t, по формуле находят газопроницаемость смеси. За газопроницаемость принимают среднее арифметическое резуль­татов испытания трех образцов. Если результат одного испыта­ния отличается от среднего арифметического более чем на 10 %, испытание повторяют на трех новых образцах. Ускоренный метод. В воздухопровод прибора вставляют дополнительное сопротивление в виде нип­пеля. В комплекте прибора имеется два ниппеля с калиброван­ными отверстиями диаметром 0,5 и 1,5 мм, которые поддерживают определенный минутный расход воздуха для каждого образца, в этом случае отпадает необходимость замера времени прохожде­ния воздуха через образец. Для испытания смеси газопроницае­мостью более 49 единиц применяют ниппель с отверстием диа­метром 1,5 мм, а для смеси газопроницаемостью до 49 единиц — ниппель с отверстием диаметром 0,5 мм. Ниппели устраняют не­обходимость пропускания через образец 2000 см³ воздуха и поз­воляют определять газопроницаемость смеси по показаниям водя­ного манометра с помощью таблицы.

Глинистая составляющая песка. Содержание глинистой состав­ляющей в песке определяют нормальным и ускоренным методами по двум образцам из одной и той же пробы высушенного песка. Содержание глинистой составляющей оценивают как среднее ариф­метическое обоих определений. Если результаты испытаний имеют разницу свыше 10 % среднего арифметического, тогда испытание повторяют.

Нормальный метод. Берут навеску песка массой 50 г и высыпают ее в сосуд емкостью 1000 мл и диаметром 90—100 мм, добавляют 475 см³ воды нормальной тем­пературы и 25 см⁸ 1 %-ного раствора NaOH или 2 %-ного раствора пирофосфата натрия. Едкий натр способствует лучшему отделению глинистой составляющей от зерен песка. Сосуд плотно закрывают резиновой пробкой и закрепляют на установке для взбалтывания. Взбалтывание производят в течение 1 ч при частоте вра­щения сосуда 60 ± 5 мин^-. После этого установку выключают, снимают сосуд, открывают крышку и тщательно смывают водой в сосуд приставшие к крышке частицы песка. Затем сосуд доли­вают водой до отметки 150 мм, содержимое энергично взбалты­вают стеклянной палочкой и дают ему отстояться в течение 10 мин. По истечении этого срока с помощью сифонной трубки диаметром 6—9 мм, введенной в сосуд, сливают воду. Нижний конец трубки должен находиться на расстоянии 12—13 мм от по­верхности осевшего песка .

Операции доливки воды, энергичного взмучивания, отстаива­ния в течение 10 мин и сливания сифоном повторяют два раза. Затем в сосуд вновь наливают воду до отметки 150 мм, взмучивают содержимое, выдерживают в течение 5 мин и сливают воду с по­мощью сифона. Эти операции повторяют до тех пор, пока вода в сосуде после отстаивания не будет совершенно прозрачной, что свидетельствует об удалении глинистой составляющей из песка.

одержимое сосуда переносят в фарфоровую чашечку, тщательно смывая песчинки, приставшие к стенкам сосуда. В течение 5 мин вода в чашечке отстаивается, затем ее сливают. Оставшийся песок по­мещают в сушильный шкаф и вы­сушивают при 105—110°С до по­стоянной массы. Затем песок взве­шивают с точностью до 0,01 г.

Массовую долю глинистой со­ставляющей в песке определяют по формуле:

Х= (m — m₁)/ m* 100%

где т — масса навески песка до отмучивания, г m₁— масса на­вески высушенного осадка после удаления глинистой составляю­щей, г.

Нормальный метод определения глинистых составляющих при­меняют при проведении исследований и арбитражных спорах. Для текущего контроля качества песков чаще всего применяют уско­ренный метод.

Ускоренный метод. Навеску песка массой 20 г по­мещают в сосуд для кипячения, наливают в него 300 см³ воды и кипятят в течение 5 мин. Затем содержимое сосуда переносят в сосуд установки для взбалтывания , добавляют 200 см³ воды и перемешивают в течение 10 мин. Последующие опе­рации производят так же, как и при определении глинистой со­ставляющей нормальным методом.

Прочность смеси при растяжении. Предел прочности смеси при растяжении определяют на сухих образцах, имеющих форму восьмерки, которые изготовляют в специальном стерж­невом ящике . На поддон ставят половины стержневого ящика, не допуская их перекоса, затем на ящик устанавливают воронку таким образом, чтобы штыри, имеющиеся на нижней плоскости воронки, вошли в гнезда стержневого ящика. Половины ящика скрепляют винтом. Навеску смеси массой 11О— 120 г насыпают в собранный ящик, затем свободно устанавливают колодку. Смесь уплотняют на стандартном копре тремя ударами груза. Если уплотнение проведено правильно, то верхняя плос­кость воронки находится в пределах трех контрольных рисок, имеющихся на колодке (при несоблюдении этого условия образец бракуют). После этого удаляют колодку, отвинчивают винт и снимают воронку. Стержневой ящик с образцом осторожно переносят на специальную подставку и разбирают. Образец на подставке помещают в сушильный шкаф. Режим сушки опреде­ляется видом связующего материала. Перед испытанием высу­шенный образец охлаждают. Предел прочности холоднотвердею­щих смесей при растяжении определяют на таких же образцах. Образцы изготовляют следующим образом: смесь насыпают в стержневой ящик и уплотняют рукой. Избыток смеси срезают. Отверждение образцов проводят по режиму, предусмотренному нормативно-технической документацией на конкретные связую­щие материалы и смеси. Для определения прочности при растя­жении стержневых смесей, отверждаемых в горячей оснастке, образцы готовят в подо­гретом до заданной темпе­ратуры стержневом ящи­ке. Уплотнение смесей ре­комендуется проводить на пескодувном стенде. От­верждение осуществляют по режимам, рекоменду­емым для конкретных связующих Образец испытывают на УП при этом значение предела прочности фиксируется на со­ответствующей шкале. Предел прочности при рас­тяжении формовочных и стержневых смесей в сухом или отвержденном состоя­нии определяют и на приборе мод. 04116 . На этом же приборе можно определить и прочность при сжатии сухих образцов.