Краткие теоретические сведения

Противопригарное покрытие для литейных форм и стержней представляет собой многокомпонентную систему, состоящую из огнеупорного пылевидного материала, связующих и стабилизирующих добавок. Покрытия могут быть водными, выпускаемыми в виде водорастворимых паст и порошков, и быстросохнущими. Качество покрытия определя­ется совокупностью общих, рабочих и технологических свойств.

Общие свойства. Плотность характеризует степень разбавления суспензии. При увеличении плотности повышается вязкость и седиментационная устойчивость, увеличивается толщина слоя покрытия, ухудшается кроющая способность. Плотность суспензии зависит от плотности наполнителя и жидкой фазы в их соотношении в составе покрытия. Плотность определяется по ГОСТ 10772-78.

Вязкость возрастает с увеличением плотности покрытия и дисперсности наполнителя. Для снижения вязкости ис­пользуют добавки показателей вязкости. Ус­ловная вязкость покрытия определяется вискозиметром ВЗ-4 (по ГОСТ 8420-74).

Седиментационная устойчивость характеризует ско­рость расслоения твердых и жидких составляющих покрытия. Она зависит от размера, формы зерна и плотности на­полнителя, плотности жидкой фазы и физико-химических процессов, протекающих на границе раздела фаз. Повышать седиментационную устойчивость можно путем ввода стабилизаторов. Определяется седиментация по ГОСТ 10772-78.

Технологические свойства. Кроющая способность опре­деляет равномерность распределения покрытия на окраши­ваемой поверхности, толщину образующегося слоя и глубину пропитки формы. Кроющая способность зависит от степени смачиваемости материала формы жидкой фазой покрытия: с увеличением смачиваемости улучшается кроющая способ­ность. Глубина пропитки находится в прямой зависимости от пористости формы.

Прочность на истирание, кг/м, определяется по ГОСТ 10772-78 и характеризует стойкость отвержденного слоя против эрозионного воздействия при сборке и транспорти­ровке форм.

Рабочие свойства. Газотворность, м³/кг, характеризует способность отвержденного покрытия к газовыделению привысокой температуре. Она зависит от содержания летучих веществ в компонентах покрытия. Высокаягазотворность вызывает появление газовых раковин в отливках.

Склонность к пригару зависит от химического состава покрытия и формовочной смеси, а также от условий заливки.

Определение влажности паст и порошков. Влажность на­ходят по ГОСТ 10772-78 "Покрытия литейные противопри­гарные водные". Навеску пробы покрытия (10±0,01)∙10^-3 кг помещают в бюкс, предварительно взвешенный с точностью до ±0,01∙10^-3 кг, и высушивают в сушильном шкафу при температуре 105-110 °С до постоянной массы, не превышаю­щей ±0,01∙10^-3 кг. Перед каждым взвешиванием бюкс с покрытием охлаждают в эксикаторе до температуры 20 ± 3 °С.

Влажность W, %, вычисляют по формуле (3.1):

(3.1)

где m₁ - масса бюкса с покрытием до сушки, кг; m₂ - масса бюкса с покрытием после сушки, кг; m - навеска покрытия, кг.

Определениеседиментационнойустойчивости (ГОСТ10772-78). Для проведения этого анализа необходимо развести краску до определенной плотности. Разведение краски для испытаний осуществляют следующим образом: около 0,5 кг краски (пасты) разводят водой до заданной плотности. В краскомешалку (рисунок 3.1) сначала загружают воду, а за­тем пасту. Пасту вводят отдельными порциями с последующим перемешиванием. По окончании загрузки краску перемешивают в течение 1/3 часа. Однородность раз­веденного краски контролируют визуально по внешнему виду слоя краски, нанесенного на стеклянную пластинку, установленную под углом 45 °. При наличии в слое включе­ний неразведенной краски перемешивание продолжают до получения однородной массы. Приготовленную краску наливают в мерный цилиндр (ГОСТ1770-74) до отметки 250∙ 10^-6 м³ и выдержи­вают в состоянии покоя в течение 3 ч, после чего замеряют верхний отстоянный слой.

Рисунок 3.1 – Общий вид краскомешалки

Седиментационную устойчивость С, %, вычисляют по формуле (3.2):

(3.2)

где V₁ - общий объем столба краски в цилиндре, м³; V₂ - объем верхнего осветленного слоя краски в цилиндре, м³.

Определение плотности. Плотность красок находят с по­мощью набора денсиметров (ГОСТ 1300-74) или ареометра, предназначен­ных для измерения плотности жидкостей.

Определение условной вязкости. Условную вязкость наи­более часто измеряют вискозиметром ВЗ-4 (ГОСТ 10772-78), представляющим собой цилиндрический резервуар, перехо­дящий внизу в конус с соплом диаметром 4∙10 ^-3 м. Вискозиметр при помощи винтов располагают так, чтобы его верхний край был в горизонтальном положении. Под сопло вискозиметра ставят сосуд емкостью 15∙10 ^-2 м. Отверстие сопла снизу закрывают пальцем, в вискозиметр наливают краску. Открыв отверстие, начинают отсчет по секундомеру истече­ния краски.

Определение прочности к истиранию. Испытания прово­дят на установке (рисунок 3.2), состоящей из вискозиметра марки ВЗ-4, подставки с матовым стеклом и упором для стеклянной пла­стины с покрытием и резервуара для формовочного песка.

Стеклянные пластины длиной 120±1∙10^-3 м, шириной 60±1∙10^-3 м и толщиной 2-4∙10^-3 м, используемые при анализе, предварительно тщательно моют теплой водой, высушивают в сушильном шкафу при температуре 105-110 °С в течение 1/6 часа и охлаждают в эксикаторе до 20±3 °С.

Микрометром замеряют толщину пластины не менее чем в трех точках с точностью до ±0,01∙10^-3 м и вычисляют среднее арифметическое толщины.

Отмеряют 0,1∙10^-3 м³ краски и выливают на стеклянную пластину, установленную под углом 45 °. Излишки краски сливаются под пластину в поставленную чашу. Затем пла­стина переворачивается относительно оси перпендикулярнойк ее плоскости на 180°, и операцию повторяют, только выли­вают краску, собранную в чаше.

После нанесения краски пластину устанавливают го­ризонтально (покрытием вверх) и помещают в таком поло­жении в сушильный шкаф. В сушильном шкафу пластину выдерживают при температуре 150±5 °С в течение 1/3 часа, затем извлекают и охлаждают в эксикаторе до температуры 20±30 ⁰С.

Рисунок 3.2 – Общий вид установки для испытаний покрытий на прочность к истиранию

После охлаждение микрометром замеряют толщину пла­стины с покрытием не менее чем в трех точках с точностью до ±0,01∙10^-3 м и вычисляют среднее арифметическое значение определений.

Пластину с покрытием помещают под выходным отвер­стием вискозиметра ВЗ-4 на матовое стекло покрытием вверх и закрепляют так, чтобы образец не сдвигался во время ис­пытаний. Через вискозиметр на пластину ссыпают формовочный песок до тех пор, пока по­крытие в месте удара песка не сотрется до стекла. Для анализа берут песок, оставшийся на сите № 0315. Истирание прекращают, когда диаметр разрушенного участка покрытия будет 1,5-2,0∙10^-3 м. Массу песка, пошедшего на истирание, взвешивают с точностью до ±0,01 кг.

Проводят не менее трех истираний, при этом каждое ис­пытание на новом участке покрытия.

Прочность покрытия к истиранию R, кг/м, вычисляют по формуле (3.3):

(3.3)

где m - масса песка, пошедшего на истирание, кг; I - среднее арифметическое значение толщины стеклянной пластины, м; l₁ - среднее арифметическое значение толщины стеклян­ной пластины с покрытием, м.