Osnowa ziarnowa PDF

Preview

Summary

Download Osnowa ziarnowa PDF

Description

Politechnika Częstochowska Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów

Temat: Osnowa ziarnowa

2016/17 Techniki odlewnicze

Różne typy piasków ogniotrwałych stosowanych w odlewnictwie są omówione w kolejnych działach. Piasek kwarcowy Ten typ piasku jest stosowany najczęściej, głównie ze względu na szeroką dostępność i jego stosunkowo niską cenę. Piasek kwarcowy jest tworzony przez minerał „kwarc” (SiO2), który jest czysty w stopniu większym lub mniejszym zależnie od materiału wyjściowego. Gęstość piasku kwarcowego wynosi 2,5-2,8 kg/dm3, a jego gęstość nasypowa wynosi 1.4–1.6 kg/dm3. Rozszerzalność cieplna piasku kwarcowego powoduje ruch formy przy zalewaniu i chłodzeniu. Aby zapobiec temu zjawisku prowadzącemu do wad odlewu stosuje się specjalne dodatki, szczególnie przy produkcji rdzeni. Dodatkami mogą być pył drzewny, tlenki żelaza lub utwardzany piasek odlewniczy. Piasek zawierający skaleń ma mniejszą rozszerzalność cieplną niż czysty piasek kwarcowy i niższą temperaturę spiekania, dlatego jest często stosowany w celu zapobieżenia wadom odlewu związanym z rozszerzalnością cieplną. Piasek kwarcowy ma odczyn obojętny i można go stosować ze wszystkimi materiałami wiążącymi i stopami odlewniczymi. Frakcja respirabilna krzemionki została sklasyfikowana przez IARC jako rakotwórcza [233, IARC, 1997]. Jest to sprawa dotycząca zdrowia i bezpieczeństwa. Prowadzone są badania w celu określenia czy następuje również zanieczyszczenie powietrza. Ilość kwarcu w pyle jest określana przez zawartość kwarcu w materiałach wsadowych. W technologii mas wilgotnych bardzo istotna jest kontrola rozkładu ziarnowego. Rysunek 2.25 przedstawia typowy rozkład ziarnowy piasku kwarcowego. Rozkład ziarnowy jest używany do obliczenia numeru (liczby) AFS (AFS = American Foundry Society- Stowarzyszenie Odlewników Amerykańskich). Liczba AFS daje informację dotyczącą stopnia rozdrobnienia piasku. Im wyższa liczba AFS tym piasek jest drobniejszy. Systemem alternatywnym jest średnia wielkość ziarna lub MK. Drobniejszy rodzaj piasku charakteryzuje się większą liczbą ziaren na gram, czyli większą powierzchnią właściwą. Większa powierzchnia właściwa wymaga większego dodatku materiału wiążącego w celu uzyskania równej wytrzymałości formy. Aby zapobiec nadmiernemu zużyciu spoiwa odlewnie starają się stosować grubsze piaski, jednak takie które zapewnią dobrą powierzchnię odlewu. Standardowymi liczbami AFS są 50-60. Aby uzyskać bardzo gładką powierzchnię należy stosować drobny piasek, zwykle jeden z liczbą AFS równą 90-110. Drobne piaski są również czasami stosowane na pokrycia formy. [110, Vito, 2001], [202, TWG, 2002], [225, TWG, 2003].

Piasek chromitowy Chromit jest rudą chromu, o wzorze chemicznym FeOCr2O3, która zawiera inne składniki, takie jak tlenki magnezu i aluminium. Dla zastosowań w odlewnictwie , zawartość dwutlenku krzemu w piasku chromitowym musi być mniejsza niż 2%, aby zapobiec spiekaniu się piasku w niskiej temperaturze. Parametry piasku chromitowego są następujące: -

-

gęstość: 4.3 do 4.6 kg/dm3, (dla porównania piasek kwarcowy - 2,65 kg/dm3), teoretyczna temperatura topnienia: 21800C, lecz obecność zanieczyszczeń może ją obniżyć do 18000C, przewodność temperaturowa: ponad 25% większa niż dla piasku kwarcowego,

-

-

rozszerzalność cieplna: prawidłowa, bez punktu przejścia, mniejsza niż dla piasku kwarcowego, odczyn pH: zazwyczaj zasadowy, od 7 do 10.

Piasek chromitowy jest bardziej ogniotrwały aniżeli piasek kwarcowy. Jest bardziej stabilny w wysokiej temperaturze i ma większą zdolność chłodzenia. Piasek chromitowy zapewnia lepszą jakość powierzchni dużych odlewów. Dlatego jest stosowany przy produkcji dużych odlewów oraz w miejscach formy, w których wymagane jest chłodzenie. [32, CAEF, 1997].

Piasek cyrkonowy Cyrkon jest krzemianem cyrkonu ZrSiO4. Cyrkon jest najbardziej rozpowszechnioną rudą cyrkonu. Parametry cyrkonu są następujące: -

gęstość: 4.4 do 4.7 kg/dm3, (dla porównania piasek kwarcowy - 2,65 kg/dm3), temperatura topnienia: powyżej 20000C, przewodność temperaturowa: ponad 30% większa niż dla piasku kwarcowego, rozszerzalność cieplna: prawidłowa, bez punktu przejścia, mniejsza niż dla piasku kwarcowego.

Ogólnie biorąc parametry piasku cyrkonowego są zbliżone do parametrów piasku chromitowego, lecz piasek cyrkonowy daje lepszą powierzchnię, gdyż jest drobniejszy. Te właściwości fizyczne i chemiczne powodują, że jest stosowany przy produkcji form i rdzeni w trudnych przypadkach, pomimo jego bardzo wysokiej ceny. [32, CAEF, 1997], [72, ETSU, 1995]

Piasek oliwinowy Piaski oliwinowe należą do grupy mineralnej zawierającej forselit, fajalit i inne. Parametry piasku oliwinowego są następujące: -

gęstość: 3.2 do 3.6 kg/dm3, temperatura topnienia: forselit 18900C, fajalit: 12050C, odczyn pH: około 9.

Zasadowy odczyn pH powoduje, że piaski te nie nadają się do stosowania z kwaśnymi materiałami wiążącymi. Piasek oliwinowy jest wytwarzany przez kruszenie skał naturalnych, co wyjaśnia ich różnorodne parametry. Jest zwykle stosowany do wytwarzania form i rdzeni w produkcji odlewów ze staliwa manganowego. Obecność manganu uniemożliwia zastosowanie kwarcu, gdyż te dwa składniki reagują bardzo intensywnie, dając w wyniku reakcji łatwo topliwy związek. Odnotowana cena dostawy tego piasku w Hiszpanii wynosi 130 EUR/t (2002). [32, CAEF, 1997], [210, Martínez de Morentin Ronda, 2002].

Magnezyt kaustyczny Magnezyt kaustyczny od chwili zarobienia go chlorkiem magnezowym o ciężarze właściwym 1,16 G/cm powinien rozpocząć wiązanie najwcześniej po upływie 30 min i skończyć przed upływem 8 godz. Wytrzymałość beleczek z plastycznego zaczynu powinna wynosić po 28 dniach co najmniej: na ściskanie 125 kG/cms, na zginanie 50 kG/cm!. Magnezyt kaustyczny jest dostarczany w workach papierowych o pojemności 50 kg i powinien być przechowywany w suchych magazynach. Do przygotowania zaczynów stosuje się chlorek magnezowy, dostarczany w postaci stężonego roztworu w beczkach stalowych ocynkowanych lub w postaci stałej w bębnach blaszanych. Powinien być przechowywany w suchych pomieszczeniach w szczelnych naczyniach. Kruszywo do zapraw i betonów. Powinno odpowiadać wymaganiom BN-69/6721-02. Piasek powinien być pochodzenia rzecznego. Do zapraw przeznaczonych do wykonywania warstw wyrównujących i wygładzających należy stosować piasek klasyfikowany o wielkości ziarn nie przekraczającej 1,25 mm lub piasek przesiany przez sito o boku oczka kwadratowego nie przekraczającym 1 mm. Zaprawy cementowe przeznaczone do wykonywania podkładów wymagają użycia piasku gruboziarnistego {do 5 mm) z dodatkiem żwiru o uziarnieniu 5-1-10 mm. Żwir ma zastosowanie do przygotowywania masy betonowej na podłoża. Używany jest żwir i tłuczeń żwirowy o wielkości ziarn nie przekraczających 40 mm. Szczegółowy skład kruszywa zależny jest od wymaganej marki betonu podłoża. Do wykonywania podłoży mogą być stosowane również inne kruszywa, jak np. pospółka, gruz ceglany, kruszywo z żużla wielkopiecowego itp. Domieszki do zapraw i betonów. W celu poprawienia urabialności masy betonowej, a jednocześnie obniżenia zawartości wody zarobowej, stosuje się domieszki uplastyczniające: Klutanit - w ilości 0,10-0,15% ciężaru cementu, Klutan (jw.), Abiesod PI -w ilości 0,10-1-0,45% ciężaru cementu, Plastibet P - w ilości 0,3% ciężaru cementu. Dla podniesienia szczelności zapraw i betonów stosuje się jako dodatki uszczelniające: Muroson B - w ilości 20-4-30 kg/ms zaprawy cementowej bądź 20 kg/m betonu, Hydrobet - w ilości 1,5% ciężaru cementu (tylko do betonów). Inny preparat pod nazwą Hydrolit ma zastosowanie do pielęgnacji świeżego betonu. Naniesiony cienką warstwą za pomocą natrysku (0,2 kg/m2) tworzy na powierzchni betonu (np. podkładu) szczelną błonę utrudniającą odparowywanie wody....