вид  
27 Февраля 2021г, Суббота€ — 90.3743,  $ — 74.4373загрузить приложение Armtorg.News для Андроидзагрузить приложение Armtorg.News для iphone

Филиал РАХ «Творческая мастерская «Литейный двор». Ткаченко С.С. Формирование структуры керамических форм для художественного литья

12 Февраля 2020
Филиал РАХ «Творческая мастерская «Литейный двор». Ткаченко С.С. Формирование структуры керамических форм для художественного литья
В седьмом номере журнала «Вестник арматуростроителя» опубликована новая статья от Филиала РАХ «Творческая мастерская «Литейный двор». Материал посвящен структуре керамических форм для художественного литья.

Автор: Ткаченко Станислав Степанович.

Соавторы:
Емельянов Вадим Олегович, заместитель руководителя мастерской по научно-экспериментальным и научно-исследовательским работам Филиала РАХ «Творческая мастерская «Литейный двор», Мартынов Константин Викторович, заместитель руководителя мастерской по научно-экспериментальным и научно-исследовательским работам Филиала РАХ «Творческая мастерская «Литейный двор».

Прочность керамических форм – одна из основных проблем получения качественного художественного литья по выплавляемым моделям. Формирование кварцевой связки между зернами наполнителя и обсыпки – многостадийный процесс. Он сопровождается массообменном с окружающей средой и образованием динамических структур [1].

Факторы, влияющие на конечное состояние керамики, многочисленны. Один из них – масштаб объекта, способного менять пространственную конфигурацию. А именно, имеет ли место молекулярная вариативность структуры или изменениям подвержены только микроскопические образования. Для прояснения вопроса были подготовлены два образца геля кремниевой кислоты.

Исходный золь первого образца стабилизирован щелочью до РН = 9,5 и имеет в составе ПАВ алкилбензолсульфонат. Второй образец дополнительно модифицировали водной дисперсией акрила. Отверждение происходило обезвоживанием.

Филиал РАХ «Творческая мастерская «Литейный двор». Ткаченко С.С. Формирование структуры керамических форм для художественного литья

Структура пленок геля представлена на рисунке 1. Толщина пленки: порядка 10 мкм. Стабилизированный золь затвердевает в виде столбчатых образований (рис. 1а). Промежутки между фрагментами заполнены силикатом натрия [2]. Модифицирование приводит к образованию структуры с более высокой степенью фрактальности (рис. 1б).

В части прикладных свойств золь, модифицированный дисперсией акрила, показывает более высокие прочностные свойства в составе литейной керамики. Механизм структурообразования геля мало изучен. Уместно было предположить различия в строении на молекулярном уровне образцов.

Исследования проводились в ресурсном центре СПбГУ. Структура образцов была изучена следующими методами: оптическая микроскопия, порошковая рентгеновская дифракция, электронная микроскопия и атомно-силовая микроскопия (АСМ).

Исследования образцов с помощью поляризационного (петрографического) микроскопа показали, что структура обоих образцов изотропна (рис. 2). Погасания поля зрения при повороте предметного столика не наблюдалось. Поле остается темным, что характерно для аморфных структур.

Маршалит, напротив, является кристаллическим веществом, и его изображение при изменении ориентации кристаллов в пространстве меняется (рис. 3).

Филиал РАХ «Творческая мастерская «Литейный двор». Ткаченко С.С. Формирование структуры керамических форм для художественного литья
Филиал РАХ «Творческая мастерская «Литейный двор». Ткаченко С.С. Формирование структуры керамических форм для художественного литья


Изображение приведено в качестве сравнения. Исследования, выполненные рентгенодифракционным методом, подтвердили аморфную структуру геля обоих образцов (рис. 4).

Для наглядности рентгенограммы размещены на одном графике. Признаков наличия кристаллических структур не наблюдается. Для сравнения была выполнена рентгенограмма маршалита (рис. 5).

Образец представлен обломочными частицами кремнезема с примесью окатанных обломков. Размер зерен варьируется от пылевидных до 150 мкм. Химический состав соответствует кремнезему с содержанием железа до 3 %.

Из проведенных исследований следует: не зависимо от условий протекания процесса гелеобразования формируется изотропная структура.

Исследования методом электронной микроскопии и АСМ показали существенные различия в строении геля на микроскопическом уровне. Гель без модификатора представляет собой компактную структуру (рис. 6). Неровная грань соответствует границе раздела «кварцевое стекло – силикат натрия».

Изучение образцов методом АСМ выявило наличие плавного рельефа высотой в пределах 1 мкм (рис. 1а). Рельеф распределяется неравномерно в зависимости от зоны фрагмента (рис. 7, 8).

В периферической части сказывается влияние скоплений силиката натрия, и структура начинает деформироваться.

Введение в золь дисперсии акрила приводит к кардинальному изменению структуры. Степень фрактальности увеличивается. Появляется чрезвычайно развитая поверхность раздела: твердое – газ (рис. 9).

Метод АСМ свидетельствует об активном взаимодействии акриловой дисперсии с золем кремнекислоты по всему объему (рис. 10).

Филиал РАХ «Творческая мастерская «Литейный двор». Ткаченко С.С. Формирование структуры керамических форм для художественного литья
Филиал РАХ «Творческая мастерская «Литейный двор». Ткаченко С.С. Формирование структуры керамических форм для художественного литья
Филиал РАХ «Творческая мастерская «Литейный двор». Ткаченко С.С. Формирование структуры керамических форм для художественного литья
Филиал РАХ «Творческая мастерская «Литейный двор». Ткаченко С.С. Формирование структуры керамических форм для художественного литья


Использованные методики не позволяют ответить на вопрос о ликвации силиката натрия и акриловой дисперсии. На основании распределения деформаций можно предположить: если силикат натрия располагается периферийно и соответственно деформирует край фрагмента, то акриловая дисперсия образует каркас, который приводит к объемному усложнению структуры геля.

Исследования показали: силикат натрия и акриловая дисперсия оказывают близкое по направленности воздействие при гелеобразовании. Оба компонента приводят к увеличению степени фрактальности геля.

Прочность геля (и соответственно прочность керамической формы) зависит от структуры связующего в пределах 1 мкм. На молекулярном уровне формируется аморфная среда не зависимо от условий отверждения.

Механизм структурообразования модифицированного кремнезоля является ключом к получению литейной керамики с заданными свойствами.

Литература

1. Мартынов, К.В. Структура и свойства керамических форм на связующем «Армосил» / К.В. Мартынов, В.О. Емельянов, А.А. Бречко // Литейщик России. – 2007. – № 6.
2. Емельянов, В.О. Водный раствор кремнезоля как альтернатива этилсиликату в ЛВМ / В.О. Емельянов, К.В. Мартынов, В.Н. Мутилов [и др.] // Литейное производство. – 2012. – № 3.


Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя», № 7 (56) 2019


Метки трубопроводная арматура литейные заготовки журнал Вестник Арматуростроителя литейные технологии журнал Вестник арматуростроителя статьи Творческая мастерская Литейный двор Филиал РАХ Творческая мастерская Литейный двор

Смотрите также:
Фото недели: ЧЗЭМ выбран лучшим производителем трубопроводной арматуры для электроэнергетического комплекса Фото недели: ЧЗЭМ выбран лучшим производителем трубопроводной арматуры для...
Уважаемые друзья и коллеги! Перед вами следующая часть рубрики «Фото недели». На этот раз представляем фотографии трубопроводной арматуры завода «Энергомаш (Чехов) – ЧЗЭМ», который стал лучшим производителем данной продукции по версии конференции...
На «Атоммаше» заработал 3D-сканер для оцифровки поверхности крупногабаритных изделий На «Атоммаше» заработал 3D-сканер для оцифровки поверхности крупногабаритных изделий
Завод «Атоммаш» запустил в работу в рамках программы модернизации уникальную измерительную систему – 3D-сканер для оцифровки поверхности крупногабаритных изделий, который с помощью координата точек создает 3D модель.
Ассоциация FieldComm Group™ верифицировала преобразователи давления АИР-10SH Ассоциация FieldComm Group™ верифицировала преобразователи давления АИР-10SH
Ассоциация FieldComm Group™ провела тестирование и верификацию модернизированного преобразователя давления АИР-10SH производства НПП «ЭЛЕМЕР» в комплекте с DD-описанием.
Последние добавления библиотеки(Предложить книгу)