Визначення середнього розміру зерна та коефіцієнта однорідності

Обладнання, інструмент, матеріали: Прилад для визначення гранулометричного складу, комплект сит, лабораторні ваги, кисть м'яка, пісок кварцовий.

Порядок виконання роботи.

Наважку піску після відокремлення від неї масової частки глинистих частинок поміщають на верхнє сито комплекту, який зібраний у порядку зменшення сторони осередку сита.

Розсів піску ведуть протягом 15 хв, після чого прилад включають і розбирають комплект сит. З кожного сита залишок піску переносять на глянсовий папір, при цьому ретельно за допомогою пензля очистити сито та зважують.

Масову частку залишку піску на ситах у відсотках визначають за формулою

де m - Маса вихідної навішування піску на ситі, г; m1 – маса залишку піску, р.

Отримані результати заносяться до табл.1.15 визначення середнього розміру зерна і коефіцієнта однорідності.

Розмір сторін осередку сита у світлі, мм	Залишок на ситі, г	Залишок на ситі, %	Частинки, розміром менше сторін осередку сита, %
2,50 1,60 1,00 0,63 0,40 0,315 0,20 0,16 0,10 0,063 0,050 Тазик Всього	0,1 0,4 1,80 4,60 18,75 8,90 11,60 2,35 0,15 0,05 48,70	0,2 0,8 3,7 9,5 38,5 18,3 23,8 4,8 0,3 0,1 100,00	98,8 99,0 95,3 85,8 47,3 29,0 5,2 0,4 0,1
Дср = 0,206	4/3 Дср = 0,275	2/3 Дср = 0,137	0 = 55

За отриманими даними будують інтегральну криву розподілу частинок за розмірами, для чого по осі абсцис відкладають в логарифмічному масштабі розмір сторін сіток сітки у світлі, а по осі ординат в лінійному масштабі кількість частинок, менше даного розміру, у відсотках.

Середній розмір зерна (ДСР) відповідає розміру сторін осередків, через який проходить50% піщаної основи.

Рис.1.1 Інтегральна крива

Зміст звіту

1. Характеристика формувальних пісків.

2. Опис визначення глинистої складової.

3. Опис визначення середнього розміру піску.

4. Результати одержаних досліджень.

5. Висновки щодо кожного розділу роботи.

Питання для контролю

1. Якими показниками характеризуються формувальні глини?

2. Які показники характеризують марку піску?

3. Розшифрувати марку піску, запропоновану викладачем.

4. Розповісти порядок визначення глинистої складової.

5. Як проводиться визначення середнього розміру піску?

6. Чим характеризується форма зерен піску?

7. Як будується інтегральна крива?

8. Які бувають формувальні піски і чим вони відрізняються один від одного?

Лабораторна робота №2

Визначення марки бентонітової та каолінітової формувальної глини

Мета роботи : експериментальне визначення основних характеристик формувальних глин.

Загальні відомості

Основними сполучними матеріалами в піщано-глинистих сумішах (ПГС) є формувальні глини, здатні утворювати з водою пластичний матеріал, який разом із зернами наповнювача надає формувальним сумішам необхідні властивості, і в першу чергу міцнісні. Міцність ПГС залежить від наступних параметрів формувальної глини: мінералогічного та хімічного складу, виду та кількості домішок, дисперсності частинок, колоїдальності, а також кількості та складу приєднаних катіонів.

Залежно від мінерального складу формувальні глини поділяють на три види: бентонітові, каолінові та полімінеральні (табл.2.1).

Види формувальних глин

Вигляд глин	Основний породоутворюючий мінерал	Зміст основного породоутворюючого мінералу, %, щонайменше
Бентонітова	Монтморилоніт
Каолінова та каоліногідролюдиста	Каолініт та гідрослюда
Полімінеральна та інші мономінеральні	Не виявляються	-

Найбільше застосування у складах ПГС знайшли бентонітові глини, основним мінералом яких є монтморилоніт, що має хімічну формулу Al2O3×4SiO2×H2O×nH2O та пакетну будову (рис.2.1,г). Відмінною особливістю монтморилоніту є його здатність до набухання у воді зі збільшенням свого обсягу в 10-12 разів. Це з відстанню між пакетами, що дорівнює 21,4 м. Кожен пакет складається з трьох шарів. Між двома шарами кремнекисневих тетраедрів (рис.2.1,б), усередині пакета розташований шар алюмогідроксильних октаедрів (рис.2.1,а). Усередині шаруватого пакету монтморилоніту зв'язок між атомними групами здійснюється за допомогою головних валентностей, тоді як між пакетами – слабкими силами Ван-дер-Ваальса, що і зумовлює велику здатність бентоніту до набухання.

Атоми кремнію та алюмінію розташованих у центрах тетраедрів та октаедрів можуть заміщуватися атомами інших металів меншої валентності з утворенням у частинок монтморилоніту негативного заряду. Наявність цих зарядів призводить до адсорбції катіонів на поверхні частинок монтморилоніту, здатних заміщатися іншими катіонами. Це називається катіонообміном.

У монтморіллонітових глинах здатністю до катіонообміну володіють не тільки зовнішні, але і внутрішньошарові поверхні пакетів. Гідратація зазначених поверхонь, а також дисоціація та гідратація обмінних катіонів є причинами зв'язування водибентонітами.

Якщо в обмінному комплексі одновалентні катіони лужних металів Na + і К + то такий бентоніт називається натрієвим. Якщо ж в обмінному комплексі переважають двовалентні катіони лужноземельних металів Са+ та Mg+, то такий бентоніт називається кальцієвим. За сполучними властивостями найкращим є натрієвий бентоніт.

Рис.2.1 Схема кристалічних ґрат глинистих мінералів:а– октаедр;

б- тетраедр;в– грати каолініту;г– грати монтморилоніту

Натрієвий бентоніт має гарні сполучні властивості і забезпечує високу сиру суху і гарячу міцності формувальної суміші. Це дозволяє вводити в суміш меншу кількість сполучного та води, а отже, і зменшити газотворну здатність суміші. У свою чергу знижена газотворність сумішей на основі натрієвого бентоніту дає можливість використовувати в їхньому складі піски з дрібнішим розміром зерна, що позитивно позначається на чистоті поверхні виливків.

Поряд з високими сполучними властивостями бентоніт має здатність сильно набухати у присутності води. Ця властивість обумовлює знижену плинність і утруднену вибивання сумішей. Крім того, максимальне використання властивостей міцності натрієвого бентоніту вимагає більш тривалого перемішування формувальної суміші, ніж при використанні інших типів сполучного.

Марка бентонітових глин включає літерне позначення міцності при стисканні у вологому стані: П - міцна, С - середньоміцна, М - маломіцна, цифрове - межі міцності при розриві в зоні конденсації вологи: 1 - високосполучна, 2 - сполучна, 3 - середньозв'язуюча, 4 - малозв'язувальна та буквена з індексом – термічної стійкості: Т1 – високостійка, Т2 –середньостійка, Т3 - низькостійка (табл.2.2).

У складах ПГС, що використовуються для отримання великих чавунних і сталевих виливків, застосовують формувальні вогнетривкі глини, основним породоутворюючим мінералом яких є каолініт, що має хімічну формулу Al2×2SiO2×H2O.

---