Файл: Медведев Я.И. Технологические испытания формовочных материалов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 116
Скачиваний: 1
делить, какое дополнительное напряжение может воспринять ис следуемый материал, кроме возникших термических напряжений. Напряжения, создаваемые газовым давлением под поверхност ным слоем образца, являются растягивающими.
Принцип испытания ясен из схем опытной установки, пред ставленной на рис. 176. В кольце 1 находится образец из формо вочной или стержневой смеси 2, на который наносится слой по крытия 3. Кольцо с образцом прижимается гайкой 6 к подставке 5. Для уплотнения между подставкой и кольцом помещается асбе стовая прокладка 4. Газовое давление под образцом регулируется дроссельным вентилем 9 и замеряется манометром 8. Для нагрева образцов применяется электрическая печь 7 с рабочей камерой размером 130x230x280 мм. Температура печи может регулиро ваться; максимально достижимая температура 1400°. Измерение указанных температур производилось непосредственно под слоем покрытия хромель-алюмелевой термопарой с толщиной прово локи 0,3 мм.
р, гс/см2
Рис. 176. Схема установки для определе- |
Рис. 177. |
Зависимость |
допол |
нил дополнительного напряжения отрыва |
нительного |
напряжения |
отрыва |
|
от |
выдержки |
|
Так как слой покрытия является пористым, то через него может проходить небольшое количество газа. Количество про ходящего газа контролируется газовым счетчиком (на рисунке не показан); этот контроль имеет цель предупредить излишний расход газа, с тем чтобы не снижать скорости нагрева образцов.
Расход газа изменялся в опытах в пределах 3—20 л/мин. |
Чтобы |
не выгорали органические составляющие формовочных |
смесей, |
в качестве рабочего газа использовался азот. Кроме того, поток азота затруднял доступ кислорода из атмосферы к верхней стороне образца. Хотя потери газа в трубах, подставке и смесях обычно невелики, все же место замера давления должно быть по воз можности ближе к образцам.
Величину газового давления, необходимого для отскакивания покрытия, называют дополнительным напряжением отрыва. В прин ципе необходимое газовое давление может быть создано в любой момент нагрева образца до заданной температуры. Однако прак тически удобнее создавать нужное газовое давление до внесения образца в печь.
Результаты испытаний представляют в виде зависимости дополнительного напряжения отрыва от времени выдержки. Общая форма зависимости показана на рис. 177.
Если при нагревании создавать газовое давление под покры тием в разные моменты времени, то при испытаниях некоторых смесей (например, с масляными связующими) на кривой после точки В можно обнаружить максимум. Если создать газовое давление, как обычно, перед нагреванием образца, то произвести
Рис. 178. Приспособление для изготовления образ цов (а) и образец (б) для определения дополни тельных напряжений отрыва
измерение в точке С не удается, так как при любом давлении, пре вышающем рв, произойдет отрыв покрытия прежде, чем будет достигнут момент тв . Следовательно, при использовании этого метода испытания часть кривой после минимума до точки Е фак тически выпадает и поведение формовочного материала в течение некоторого отрезка времени остается неизвестным. С практиче ской точки зрения значимость этой части кривой невелика, так как наибольшая опасность повреждения стенки формы возникает в мо мент достижения минимума, который довольно четко проявляется на кривых. Этот минимум является до некоторой степени мерилом устойчивости стенок формы или стержня против образования ужимин.
В приспособлении, приведенном на рис. 178, смесь уплот няется в гильзе /, соединяющейся с кольцом 2. Испытуемая по верхность образцов образуется подставкой 3 с центральным выступом высотой до 0,5 мм; этим выступом подставка точно вхо-
дит |
в |
кольцо |
2. Образец оказывается утопленным в |
кольцо на |
0,5 |
мм, |
с тем чтобы в дальнейшем можно было нанести на образец |
||
слой покрытия |
точно заданной толщины (0,5 мм). |
|
||
|
Уплотнение |
смеси производится обычным копром. |
Количество |
смеси выбирают с таким расчетом, чтобы после трех ударов копра высота образца была равной 50 мм. После уплотнения смеси с по мощью ножа 4 отрезается образец 5. Затем образец вместе с коль цом подвергается сушке или отверждению.
Нанесение покрытия может осуществляться погружением в краску, обрызгиванием, заливкой или намазыванием. Тотчас после нанесения покрытия, пока оно еще в жидком состоянии, удаляется излишнее количество краски; при этом всегда удается получить покрытия одинаковой толщины.
В работе [193] критерием склонности смеси к образованию ужимин принималось взаимное расположение кривых свободного расширения смеси при нагреве и деформации смеси под разруша мм/мм ющей нагрузкой при данной тем пературе.
Чем |
больше |
разность |
между |
|
|
|
|
|||
расширением и деформацией, тем |
|
|
|
|
||||||
больше склонность смеси к образо |
|
|
|
|
||||||
ванию ужимин. На рис. |
179 |
при |
|
|
|
|
||||
ведены данные по расширению (1) |
|
|
|
|
||||||
и деформации (2) при высоких |
|
|
|
|
||||||
температурах |
смеси, |
склонной |
|
|
|
|
||||
к образованию ужимин; |
очевидно, |
|
|
|
|
|||||
что чем больше |
площадь фигуры, |
|
|
|
|
|||||
замкнутой между двумя |
|
кривыми |
J71 SJS 704 |
871 1038 1204 °С |
||||||
(заштрихованная площадь), |
тем |
Рис. 179. |
Расширение (/) и |
дефор |
||||||
больше |
склонность смеси |
к |
обра |
|||||||
мация (2) |
смеси, |
склонной |
к обра |
|||||||
зованию ужимин. Интервал темпе |
||||||||||
|
зованию ужимин |
|
||||||||
ратур между двумя точками пере |
|
|
|
|
||||||
сечения |
кривых является |
интервалом наиболее вероятного |
обра |
|||||||
зования |
ужимин. |
|
|
|
|
|
|
|
Известно, что кварцевые смеси более склонны к образованию ужимин, нежели оливиновые, хромитовые или другие смеси на основе материалов, не претерпевающих полиморфных превра щений при нагреве.
Для сокращения продолжительности проведения всего цикла опытов предлагается упрощенная методика, по которой разность
между |
расширением и деформацией определяется только при |
||
595° С. |
Развитием-этой методики является |
еще более |
простой |
метод, |
при котором определяется сила, |
предотвращающая |
|
расширение образца смеси, нагреваемого в |
течение 30 |
сек при |
|
982° С. |
|
|
|
Считается, что смеси для стального литья не склонны к об разованию ужимин, если сила не превышает 23 кгс.
Естественно, что описанная выше зависимость склонности смеси
к ужиминам от дилатометрических характеристик |
не может охва |
|||||||||||
тить |
все |
случаи образования |
ужимин; |
в |
некоторых |
случаях, |
||||||
несмотря |
на благоприятное |
взаимное расположение |
кривых |
де |
||||||||
формации и расширения, ужимины могут |
образоваться. |
Однако |
||||||||||
установленная |
связь |
между |
чисто физическими |
свойствами сме |
||||||||
си и |
образованием |
ужимин |
помогает |
выявлять |
характер |
де |
||||||
фекта |
и меры |
борьбы |
с ним. |
|
|
|
|
|
|
|
ОГНЕУПОРНОСТЬ
Ранее, в гл. X I были описаны некоторые методы определения температуры начала спекания формовочных смесей в связи с изу чением термического пригара. Известно, что начало спекания
|
' |
2 |
J 4 |
5 |
6 |
7 |
|
8 9 |
8 |
|
|
Ю |
11 |
|
|
Рис. 180. |
Схема |
высокотемпературного |
микроскопа: |
||||||||
/ |
— л а м п о ч к а ; |
2 — к о н д е н с а т о р ; |
Я — |
термопара; |
4 |
— |
о б р а з е ц ; |
||||||
.5 — |
п л а т и н о в а я |
пластинка; |
сї — печь; 7 |
— объектив; |
8 |
— |
о к у л я р ; |
||||||
9 |
— |
ш т р и х о в а н н а я п л а с т и н к а ; |
10 |
— з е р к а л о ; |
/ / — |
фотокамера; |
|||||||
|
12 |
— |
матовая |
пластинка; |
13 |
— л у п а ; |
14 — |
м и л л и в о л ь т м е т р |
|||||
большинства |
кварцевых |
песков |
лежит |
в пределах |
1350—1450° С. |
При добавлении большинства неорганических связующих (глины, цемента, жидкого стекла и т. п.) температура начала спекания может существенно изменяться, и при реальных температу рах литейной формы можно встретиться со случаем не только спекания, но и оплавления достаточно больших участков формы.
Особенно часто это можно видеть при высокой температуре за ливки и при заливке тугоплавких металлов и сплавов. Естественно, что низкая огнеупорность формовочной смеси может быть причи
ной |
некоторых |
дефектов литья, |
поэтому изучение и контроль |
этого |
свойства |
может представить |
интерес. |
Наиболее простым и распространенным методом определения огнеупорности металлургических футеровочных материалов яв ляется так называемый метод пироскопов. Однако в литейном производстве этот метод не нашел применения отчасти из-за трудности изготовления конусов стандартной величины.
Для изучения огнеупорности или процесса размягчения ли тейных формовочных смесей применяют высокотемпературный микроскоп [173], схема которого ясна из рис. 180. Аналогичный микроскоп описан в гл. X I как прибор для исследования смачи вания жидким металлом формовочных материалов.
В качестве образца используется цилиндр, изготовленный из исследуемой смеси, диаметром и высотой около 8 мм.
Максимальная температура нагрева, достигаемая в подобных микроскопах, 1800° С. В зависимости от конструкции микроскопы
°t // / / / ^у// "У'"У^'У''''^"м| 'Ч'"М"'Ч'"м^'Л'"Л""ч»^ |
0c/"^y/"'y"lv^iv""i;y'["iH'"M"i4,"4'j"\'"'y"\"j'\''"\ |
Рис. 181. Схема процесса |
размягчения образца смеси |
могут нагревать образцы как в атмосфере воздуха, так и в кон тролируемой газовой атмосфере. Из-за сложности состава темпе ратуру плавления обычных формовочных смесей установить почти невозможно.
При непрерывном нагреве можно определить |
интервал темпе |
|||
ратур |
начала |
размягчения и |
в отдельных случаях — темпера |
|
туру |
начала |
размягчения. |
|
|
На рис. 181 представлена схема процесса размягчения при |
||||
нагреве образцов формовочной |
смеси. По данным |
работы [173], |
температура начала размягчения существенно зависит от продол жительности выдержки при данной температуре. Так при непре
рывном нагреве с постоянной скоростью (11 |
град/мин) |
образцы |
из уплотненной песчано-цементной смеси и |
жидкой смеси на |
|
цементе практически не изменили своей формы. После |
выдержки |
в течение 60 мин |
при 1200° С образец |
из песчано-цементной смеси |
|
не изменился, а |
образец из жидкой |
смеси |
заметно уменьшился |
по высоте. После выдержки в течение 120 мин |
при 1250° С образец |
||
из жидкой смеси |
превратился в полукруглую каплю. |
Очевидно, что температура начала размягчения (или плавле ния) смеси определяется не только прогревом образца и раз мягчением (или плавлением) отдельных компонентов смеси,
аразличными химическими реакциями между компонентами,
приводящими к образованию |
новой, более |
легкоплавкой |
фазы. |
|
|
Это обстоятельство необходимо |
учитывать при |
определении |
режимов испытаний смесей. |
|
|
ЛИТЕРАТУРА |
|
|
|
|
|
|
1. А б р а м о в |
Н. П., |
С т е п а н о в |
А. А. Состояние воды в песчано- |
|||
глинистых формовочных |
смесях. «Литейное |
производство», |
1969, |
№ 12. |
||
2. А к с е н о в |
П. |
Н., |
Т р у х о в А. |
П., Л е с к о в |
В. Н. |
Прибор для |
испытания сырых формовочных смесей на горячую податливость. «Литейное про изводство», 1970, № 3.
3. А л ь к а ц е р Ж- Н. Угол трения сырых формовочных смесей и его взаимосвязь с технологическими свойствами и с гидратацией глины. В сб. «26-й
международный |
конгресс литейщиков». М., |
Машгиз, |
1961. |
|
|
|
|||||||||||||||
|
4. |
А н и с о в и ч |
Г. А., |
В е й н и к |
А. И. Исследование термофизических |
||||||||||||||||
свойств |
формовочных смесей. Сб. «Литейные свойства сплавов». Ч. 1. Киев, |
||||||||||||||||||||
изд. |
«Наукова |
думка», |
1968. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
5. |
А н и с о в и ч |
Г. А., Ж м а к и н |
Н. П. Охлаждение отливки в песча |
|||||||||||||||||
ной |
форме. |
М., |
«Машиностроение», |
1969. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
6. |
А р а в и н |
В. И., |
Н у м е р о в |
С. Н. |
Теория |
движения жидкостей |
||||||||||||||
и газов |
в недеформируемой пористой среде. М., ГИТТЛ, |
1953. |
|
|
|
||||||||||||||||
|
7. |
А ф а н а с ь е в |
Н. В., |
К о с я к о в |
|
В. Ф. Испытание формовочных |
|||||||||||||||
смесей |
на текучесть. «Литейное |
производство», |
1959, |
№ |
10. |
|
|
|
|||||||||||||
|
8. |
Б е л о б р о в |
Е. А., Р ы ж к о в |
И. В. Гигроскопичность формовочных |
|||||||||||||||||
материалов и смесей. «Литейное производство», |
1970, |
№ |
П. |
|
|
|
|||||||||||||||
|
9. |
Б е л я е в |
А. |
И., |
Ж е м ч у ж и н а |
|
Е. А. |
Поверхностные |
явления |
||||||||||||
в металлургических |
процессах. |
Металлургиздат, |
1952. |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
10. |
Б е р г |
П. П. Качество |
литейной |
формы. М., |
«Машиностроение», |
1971. |
||||||||||||||
|
11. |
Б е р г |
П. П. Формовочные |
материалы. М., |
Машгиз, |
1963. |
|
|
|||||||||||||
|
12. |
Б е р г |
П. П., |
М е д в е д е в |
Я- |
И. Газовый |
режим литейной |
формы. |
|||||||||||||
«Литейное |
производство», |
1961, |
№ |
7. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
13. |
Б е р г |
П. |
П., |
С а в е й к о |
В. Н. Литейная усадка стальных отливок. |
|||||||||||||||
«Литейное |
производство», |
1954, |
№ |
3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
14. |
Б е р г |
П. П., |
С т у д н и ц |
М. А., |
Ф е й г е л ь с о н |
Б. Ю. Исполь |
||||||||||||||
зование'радиоактивных |
изотопов для изучения механизма образования засоров |
||||||||||||||||||||
в отливках. «Литейное |
производство», |
1956, |
№ |
7. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
15. |
Б е р г |
П. П., |
X и н ч и н |
А. С. Зависимость теплофизических кон |
||||||||||||||||
стант формовочной смеси от температуры. Инженерно-физический |
журнал, |
1960, |
|||||||||||||||||||
т. I I I , № 3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
16. |
Б е р л и н е р |
М. А. Электрические методы и приборы для измерения и |
||||||||||||||||||
регулирования |
влажности. |
М.—Л., |
Госэнергоиздат, |
1960. |
|
|
|
||||||||||||||
|
17. |
Б л а г о в |
Б. Н. Влияние газовой среды на образование пригара в сталь |
||||||||||||||||||
ном литье. «Литейное производство», |
1959, |
№ |
11. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
18. |
Б о р о в и к |
М. Г., С о л о м о н |
Л. С. Противопригарные краски для |
|||||||||||||||||
чугунного и стального |
литья. М., |
1959. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
19. |
Б о р с у к |
П. |
А. Исследование условий образования пригара на от |
|||||||||||||||||
ливках |
из |
спецсталей. |
«Труды |
ЦНИИТМАШа», |
19П0, |
№ |
6. |
|
|
|
|||||||||||
|
20. |
Б р и к с В., |
Б р и к с |
А. Безводные |
масл 'бентонитовые смеси. «Ли |
||||||||||||||||
тейное |
производство», |
1967, |
№ |
6. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|