Файл: Медведев Я.И. Технологические испытания формовочных материалов.pdf

с помощью подвижной литниковой воронки 6, отделяемой от остальной части формы кольцевым зазором.

Таким образом, по описанной выше методике податливость смеси характеризуется количественно вполне определенными показателями: деформацией стержня под действием сжимающих усилий со стороны усаживающейся отливки и напряжениями, возникающими в отливке вследствие сопротивления формы усадке. Для окончательного заключения о возможности или невозмож­ ности образования в отливках горячих трещин получаемые ре­ зультаты необходимо сопоставлять с данными по прочности и пластичности металла в области температур образования горячих трещин.

Однако метод и прибор И. И. Лупырева и Б. Б. Гуляева, несмотря на несомненные преимущества по сравнению со всеми ранее описанными методами определения податливости смесей, имеют и ряд существенных недостатков. Во-первых, отливка в этом приборе получается в разъемной форме, что создает возмож­ ность образования заливов и увеличения трения между отливкой и формой. Во-вторых, литниковая система создает тепловой узел в отливке и, несмотря на зазор между литниковой чашей и формой, перемещение литниковой чаши будет затруднено. В-третьих, при использовании описанной установки остаются неизменными раз­ меры отливки и испытуемого стержня.

Прибор, сконструированный А. М. Ляссом с сотрудниками в ЦНИИТМАШе, не имеет отмеченных недостатков [89]. Этот прибор основан на том же принципе, что и прибор И. И. Лупырева и Б. Б. Гуляева, однако он существенно отличается возмож­ ностью получать различные образцы по диаметру и толщине фланца при разных размерах песчаного образца по диаметру и длине.

В приборе использована неразъемная форма, исключающая образование заливов. Кроме того, литниковая система вынесе­ на за пределы опоки, что исключает возможность торможения усадки отливки. Деформация смесей и напряжения, возникаю­ щие в отливке при усадке, автоматически записываются с по­ мощью системы тензометрических датчиков.

и прочно укрепляют на неподвижной стенке 6. Смесь в стакане 2 уплотняется металлическим стержнем 4 с диском 5; деревянная гильза 3 служит вспомогательной насадкой. Определенное уплот­ нение в стаканах различного диаметра и длины и постоянство работы уплотнения на единицу объема смеси достигается сменой эксцентриков лабораторного копра.

После закрепления стакана с образцом смеси в прибор устана­ вливают цилиндрическую металлическую модель отливки без фланца. Один конец модели входит в полость испытуемого песча­ ного образца, выполненную стержнем 4, а другой конец встав-

датчика, приклеенного на одной стороне стальной пластины, температурно-компенсационного датчика, приклеенного на про­ тивоположной стороне пластины, регулируемых сопротивлений, самопишущего потенциометра ЭПП-09, источника питания и вольтметра. Потенциометр отградуирован так, что на диаграмм­ ной ленте производится запись для левой части прибора в коор­ динатах «перемещение образца—время», для правой части в коор­ динатах «напряжение—время». На этом же приборе фикси­ руется изменение во времени температуры металлического образца.

Чтобы исключить влияние трения отливки о стенки формы на податливость формы, при проведении всех опытов необходимо стержень 7 и форму изготовлять из смеси одного состава, исполь­ зуя пески одинаковой зернистости.

Несмотря на то что в описанном приборе размеры отливки и образца смеси могут в некоторых пределах изменяться, все же условия проведения экспериментов не достаточно полно харак­ теризуют то разнообразие условий, которое встречается в прак­ тике.

Податливость смеси существенно зависит от степени ее про­ грева во время заливки. Чем больше масса стержня и тоньше стенка отливки, тем до более низких температур прогревается стержень, тем дольше смеси сохраняют свою начальную проч­ ность, тем хуже податливость смесей. Так, в чугунных станочных отливках со сравнительно тонкими стенками большие внутренние полости выполняются стержнями. Для этих отливок характерно значительное механическое торможение усадки, вызывающее большие напряжения в отливках при охлаждении в форме и спо­ собствующее образованию трещин.

Напряжения, возникающие в отливках подобного типа от сопротивления стержней усадке, можно определять по методу, довольно точно воспроизводящему условия производства реаль­ ных чугунных отливок коробчатой формы [70]. Отливка-образец 4 (рис. 152) представляет собой замкнутый контур размерами 960x380x200 мм со стенками толщиной 15 мм. Внутренняя полость отливки выполняется двумя стержнями 5, между кото­ рыми располагается силоизмерительная система, состоящая из двух жестких чугунных плит 6. В них через промежуточные шаровые опоры упирается стальной силоизмерительный стер­ жень 3.

Величина усилия, возникающего в результате охлаждения и усадки отливки, измеряется проволочными датчиками, наклеен­ ными на стержень 3, охлаждаемый изнутри водой. Проволочные датчики соединены в схему моста Уитстона. Электрический сигнал с измерительного моста через усилитель подается на самопишу­ щий потенциометр ЭПП-09. Температура отливки измеряется в двух точках хромель-алюмелевыми термопарами и записы­ вается также на потенциометре ЭПП-09.

На основе экспериментов можно вывести зависимость вели­ чины напряжений, возникающих в остывающей отливке, от ее температуры.

Такой метод измерения напряжений позволяет в широких пределах изменять размеры стержня, толщину стенки отливки, конфигурацию стержня. Например, довольно просто создать условия всестороннего сжатия стержня, выполнив отливку почти полностью охватывающей стержень.

Рис. 152. Схема опре­ деления напряжений в отливках и податли­ вости смесей

Этот метод определения податливости стержневых смесей можно успешно применять не только для чугунного литья, но и для стального. Большим преимуществом метода является относительная простота приспособлений и системы измерений напряжений по сравнению с описанными ранее методами. По ме­ тоду О. Ю. Коцюбинского и А. М. Герчикова можно легко уста­ новить зависимость податливости от таких технологических фак­ торов, как наличие или отсутствие каркаса 2 в стержне, а также ослабления / в центре стержня. Эти данные не могут быть полу­ чены на приборах, описанных ранее, вследствие малых размеров испытуемых образцов смеси.

величину возникающих в металле напряжений. В отдельных случаях напряжения, возникающие в отливке в результате трения о форму, достигают больших значений. По данным Ю. А. Степа­ нова, для стали 35Л и песчано-глинистой смеси с опилками (до

незначительной, но при больших размерах отливок произведение ее на площадь поверхности отливки может дать значительную величину. Например, для отливки стального бруска с поперечным

корки к этому моменту составит 5—6 мм. Напряжения, возни­ кающие в усаживающейся корке под действием только сил тре­

Следовательно, возникающие в твердой корке растягивающие напряжения могут достигать и даже превышать предел прочности стали при затвердевании, который, по данным работы [119], составляет 0,1 кгс/мм2.

Приведенный пример убедительно доказывает существенное влияние сил трения на величину напряжений, возникающих в отливке при затвердевании. Поэтому коэффициент трения между отливкой и формовочной смесью является важным технологи­ ческим свойством смеси.

В литейной лаборатории МВТУ им. Н. Э. Баумана для опре­ деления сил трения отливки о стенку формы был разработан специальный прибор (рис. 153).

По станине / прибора на шариках, лежащих в пазах, может легко перемещаться платформа 2 с закрепленными на ней опо­ ками 3. Нижняя опока с помощью фиксатора упирается в упругую, весьма жесткую балочку с наклеенными на нее тензометрическими датчиками 4, соединенными в схему моста. Головка при­ бора, неподвижно закрепленная на станине и представляющая собой одновременно литниковую чашу и захват отливки, соеди­

По истечении некоторого времени после заливки, определкемого экспериментально, стержень-вставка полностью разрушается. Холодильники и остатки стержня удаляются из полости между платформой с опоками и чашей-захватом.

При затвердевании отливка свободно усаживается в напра­ влении к чаше-захвату и как бы вытягивается из опоки. Так как опока соединена с балочкой-тензометром, то перемещения опоки