Способ оценки смачивания сыпучих материалов суспензиями, применяемыми в литье по выплавляемым моделям Советский патент 1992 года по МПК G01N13/02 

Изобретение относится к области физико-химических исследований поверхностных свойств и может быть использовано в литейном производстве при относительной оценке смачивания зернистых огнеупорных материаов суспензиями, применяемыми при изготовлении форм по выплавляемым моделям. Способ может быть использован в других отраслях народного хозяйства при оценке смачивания сыпучих материалов суспензиями или высоковязкими смолами, эмульсиями и другими жидкостями.

В литье по выплавляемым моделям формы изготавливают путем послойного нанесения суспензий, состоящих из.связующего и пылевидного наполнителя, с обсыпкой сыпучим зернистым огнеупорным материалом и сушкой каждого слоя После удаления модельного состояния и обжига формы используют для изготовления отливок

В настоящее время в литье по выплавляемым моделям оценка смачивания суспензиями обсыпочных материалов, применяющихся для изготовления форм, не производится из-за отсутствия способа, пригодного для специфических условий формообразования Это значительно затрудняет борьбу с таким распространенным

xl О

кэ

00 00

дефектом поверхности отливок, как металлическая сыпь, которая обусловлена так называемым эффектом избирательной смачиваемости.

Известны способы оценки смачивания порошка по высоте подъема жидкости в вертикальной трубке или по скорости ее продвижения в горизонтальной трубке, которые заполнены порошком.

К недостаткам этих способов относится сложность и трудоемкость, необходимость учета данных о вязкости и поверхностном натяжении суспензий, требующих проведения дополнительных исследований. Кроме этого, применяемая в-способах аппаратура с капиллярными трубками не позволяет работать с высоковязкими и активными суспензиями, применяемыми в литье по выплавляемым моделям.

Ближайшим по технической сущности и достигаемому результату к предложенному решению является способ оценки смачивания сыпучих материалов - способ пленочной флотации.

Этот способ основан на определении доли частиц, удерживаемых водной поверхностью при насыпании на нее порошка. При этом: насыпание слоя порошка проводят таким образом, чтобы свежая порция порошка не попадала на слой, уже покрывший воду. Оценку смачивания порошков жидкостью проводят подоле частиц, удерживаемых на поверхности жидкости. Величина смачивания оценивается эффективностью пленочной флотации, выраженной в процентах, между которой и углом смачивания существует линейная зависимость.

Способ имеет ряд недостатков, препятствующих его применению при оценке смачивания суспензиями сыпучих материалов, в частности, зернистых огнеупорных материалов:

- нанесение сыпучего материала таким образом, чтобы его последующая порция не попадала на слой, уже покрывший воду, сложная и трудоемкая операция, требующая навыков и специальных приборов; способ очень чувствителен к размеру и форме частиц и применим лишь для случая, когда исследуемые сыпучие материалы высоко- и монодисперсны и имеют одну и ту же форму; отделение от суспензии и фиксирование сыпучего материала сложно из-за высокой вязкости и поверхностной активности суспензий.

Таким образом, оценка смачивания сыпучих материалов способом пленочной флотации является сложным и трудоемким процессом, имеет ограниченное применение и не может быть использована при

оценке смачивания сыпучих материалов суспензиями, в частности, при изготовлении форм по выплавляемым моделям.

Целью изобретения является упроще- ние и расширение применимости способа.

Способ заключается в том, что известное количество сыпучего материала заливают слоем суспензии, выдерживают систему до установления равновесного состояния, удаляют несмоченную часть сыпучего материала и определяют ее массу, а о смачивании судят по показателю N , где ДМ разность общей массы и массы несмоченного сухого сыпучего материала, a F-площадь поперечного сечения слоя суспензии.

Слой суспензии при контакте с сыпучим материалом по его поверхности будет связывать часть сыпучего материала. Величина

связанной массы тем выше, чем лучше сыпучий материал будет смачиваться суспензией.

На чертеже изображено устройство для осуществления способа, состоящее из цилиндра 1, сетки 2 и поддона 3. Цилиндр 1 заполняется сыпучим материалом А со слоем суспензии 5.

П р и м е р. В цилиндр 1 диаметром 50 мм и высотой 70 мм, установленный на поддон 3 засыпают 150 г кварцевого песка и уплотняют его с помощью вибрации, помещая на вибростол, или встряхиванием вручную. Размеры ячейки сетки выбирают таким образом, чтобы сыпучий материал непосродственно не задерживался на решетке и в то же время размеры ячейки не должны быть больше, чем в 1,5-2,5 раза максимального размера зерна сыпучего материала. На поверхность сыпучего материала выливают

в виде слоя 20 см суспензии, содержащей 30-35% гидролизовэнного раствораэтилси- ликата и 65-70% пылевидного кварца, затем систему выдерживают 3-5 мин до установления равновесного состояния и отсвивают несмоченную часть сыпучего материала через сетку на поддон.

Высыпавшийся на поддон сыпучий материал навешивают и о смачивании судят по

показателю N 1,53 г/см2, где ДМ

30 г - разность между общей массой 150 г и массой несмоченного суспензией сухого сыпучего материала 120 г. a F 19,5 см2 - площадь поперечного сечения слоя суспен- зии, равная площади поперечного сечения цилиндра 1.

Использование данного способа в литье

по выплавляемым моделям целесообразно

при разработке техпроцесса изготовления

форм, при подборе обсыпочного материала

или состава суспензии, а также в производственных условиях при появлении брака отливок по металлической сыпи, обусловленных эффектом избирательной смачиваемости.

Формула изобретения Способ оценки смачивания сыпучих материалов суспензиями, применяемыми в литье по выплавляемым моделям, включающий приведение в контакт сыпучего и смачивающего материалов, отличающий0

с я тем, что, с целью упрощения и расширения применимости способа, известное количество сыпучего материала заливают слоем суспензии, выдерживают систему до установления равновесного состояния, удаляют несмоченную часть сыпучего материала и определяют ее массу, а о смачивании судят по показателю N Д M/F, где Д М - разность общей массы и массы сухого несмоченного сыпучего материала, a F - площадь поперечного сечения слоя суспензии.

Использование: физико-химические исследования поверхностных свойств, может быть использовано в литейном производстве при относительной оценке смачивания сыпучих зернистых огнеупорных материалов суспензиями, применяемыми при изготовлении форм по выплавляемым моделям. Цель изобретения - расширение технологический возможности способа и упрощение относительной оценки смачивания сыпучих материалов. Расширение технологических возможностей способа заключается в возможности оценки смачивания сыпучих материалов суспензиями. Известное количество сыпучего материала заливают слоем сус- пензии и выдерживают систему до установления равновесного состояния. Несмоченную часть сыпучего материала удаляют и определяют ее массу, а о смачивании судят по показателю N Д M/F , где ДМ- разность общей массы и массы несмоченного сыпучего материала, a F - площадь поперечного сечения слоя суспензии. СП с