Файл: Медведев Я.И. Технологические испытания формовочных материалов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 120
Скачиваний: 1
которая получается после преобразования основной формулы (7) путем следующей подстановки:
|
|
y^ |
= CxVp— |
|
Ро- |
|
|
|
где |
р — давление |
воздуха |
под |
колоколом; |
|
|
||
р0 |
— давление |
воздуха |
под |
образцом, |
фиксируемое мано |
|||
|
метром; |
|
|
|
|
|
|
|
Сх—коэффициент, |
зависящий |
от |
величины сопротивления, |
|||||
|
испытываемого воздухом |
на |
пути |
между |
колоколом |
|||
|
и полостью под исследуемым образцом. |
|
||||||
При ускоренном |
методе |
можно |
не |
использовать |
секундомер |
|||
и сократить продолжительность испытания, так как в этом случае нет необходимости пропускать через образец 2000 см3 воздуха. Оба обстоятельства имеют немаловажное значение для осуще ствления текущего контроля смесей в условиях цеховых лабора торий.
Величину коэффициента сопротивления Сх регулируют спе циальными насадками-ниппелями. Для смесей со сравнительно
высокой газопроницаемостью |
(свыше |
49) используют |
ниппель |
||
с отверстием диаметром 1,5 ± 0,03 |
мм, |
а для смесей с газопрони |
|||
цаемостью до 49 — ниппель с отверстием диаметром 0,5 ± |
0,03 |
мм. |
|||
Коэффициент сопротивления |
Сх |
ниппелей с отверстиями |
0,5 |
||
и 1,5 мм соответственно составляет 7 и 63, давление воздуха под колоколом 10 гсісм2. При этих условиях формула (11) приобре тает вид {h — 5 см)
К ь . = - 3 1 5 - %
Для определения газопроницаемости образцов по показаниям одного манометра без производства вычислений используют спе
циальную таблицу, |
имеющуюся у |
каждого прибора. |
В ряде стран для |
определения |
газопроницаемости используют |
приборы, в которых замеряют только продолжительность про
хождения |
1000 смг |
воздуха |
через |
исследуемый |
образец |
смеси. |
|
На |
шкале |
прибора указывают |
время |
и газопроницаемость. Коло |
|||
кол |
прибора плавает |
в масле |
и опускается без |
трения. |
Прибор |
||
с секундомером дает меньшие ошибки, чем прибор с манометром, однако продолжительность испытания образцов на нем больше.
При определении газопроницаемости нормальным и ускорен ным методами на существующих приборах необходимо внима тельно следить за состоянием прибора и соблюдать приведенные
ниже правила. |
|
|
1. Следить за уровнем воды в баке, |
не допуская |
попадания ее |
в трубку 5 (см. рис. 13), особенно при |
наполнении |
колокола воз- |
духом. В связи с этим необходимо периодически продувать трубку 5 сжатым воздухом (0,5—1,0 am), причем трехходовой кран во время продувки должен быть в положении «открыто». Вода, попадая в трубку 5, может изменить величину сопротивления прибора или уменьшить отверстие в ниппеле, что вызовет иска жение получаемых значений газопроницаемости, особенно при ускоренном методе. Также необходимо следить за состоянием трубки 12, соединяющей полость под образцом с манометром. При подъеме колокола с целью наполнения его воздухом треххо довой кран обязательно устанавливают в положение «открыто», а сам подъем производят плавно, без рывков. Если трехходовой кран находится в положении «испытание» или «закрыто», неиз
бежно попадание |
воды в трубку |
5. |
|
|
|
|
|
||||
2. |
Обеспечить |
плотность |
всех |
соединительных |
и |
посадоч |
|||||
ных |
мест. |
Особенно |
это относится |
к |
месту |
посадки |
гильзы |
||||
с образцом |
в затвор. |
Наиболее |
удобным и надежным |
является |
|||||||
затвор с конической |
резиновой пробкой. При |
посадке на пробки |
|||||||||
следует слегка прокручивать |
гильзу; |
коническую |
поверхность |
||||||||
гильзы и пробки |
предварительно |
необходимо |
очистить |
от пес |
|||||||
чинок. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для проверки плотности соединений и регулировки груза следует использовать «глухую» гильзу, один конец которой плотно закрывают и заливают воском. При плотной посадке «глухой» гильзы вес груза на колоколе должен быть таким, чтобы мано метр показывал давление 10 гс/см2 и в течение 3—5 мин не проис ходило заметного опускания колокола за счет утечки газа. Необ ходимо обращать внимание также на плотность посадки пробки 14 (см. рис. 13).
3.Уровень воды в манометре должен соответствовать нулевой отметке шкалы. По мере опускания уровня воды в манометре из-за ее испарения шкала также опускается при помощи винта. Трубка 12 после каждой доливки воды в манометр продувается воздухом, причем пробка 14 манометра в этом случае должна быть открытой.
4.Установку прибора следует производить по отвесу так, чтобы трубки 4 и 5 находились в строго вертикальном положении.
Впротивном случае колокол опускается рывками и показания манометра становятся нестабильными.
5.Испытания образцов необходимо производить при постоян
ных температурных условиях. Как будет показано ниже, с повы шением температуры воздуха (летом) газопроницаемость одних и тех же образцов уменьшается, а с понижением температуры (зимой) — увеличивается.
При оценке нормального и ускоренного методов определения газопроницаемости необходимо иметь в виду следующее: уско ренный метод дает меньшую точность и стабильность показаний: его область применения ограничивается текущим контролем сме сей в цеховых лабораториях; нормальный метод, как более точ-
3* |
35 |
ный, |
используется |
при ответственных |
и |
арбитражных |
анализах |
|||||||||||||||
и при проведении научно-исследовательских |
работ. |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
На рис. 17 приведены результаты специальных сравнительных |
|||||||||||||||||||
испытаний на |
газопроницаемость |
|
смеси |
нормальным и |
ускорен |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ным методами. Один и тот же образец |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
был испытан 50 раз, причем |
с |
|
целью |
|||||||||
|
|
|
К У9' |
• |
і і |
|
соблюдения |
равных |
условий |
опытов |
||||||||||
§-24 |
|
|
нормальный |
и |
ускоренный |
|
методы |
|||||||||||||
«І |
|
|
I |
|
|
к |
|
чередовались через каждые два опре |
||||||||||||
с: |
16 |
|
|
|
|
деления. |
|
|
|
|
|
ускоренный |
||||||||
о |
8 |
У |
|
/ |
\ |
метод имеет больший |
разброс |
|
пока |
|||||||||||
I |
|
|
|
заний при меньшем среднем значении |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
величины |
газопроницаемости. |
|
Если |
||||||||||||
|
|
112 116 |
120 124 128 |
при |
нормальном |
методе |
среднеариф |
|||||||||||||
|
|
|
Гнопроницаемость |
|
метическая |
|
величина |
газопроницае |
||||||||||||
Рис. |
17. |
Кривые |
рассеивания |
мости |
составляет |
124,6 |
(из |
50 |
изме |
|||||||||||
величин |
газопроницаемости |
од |
рений), |
то |
|
при |
ускоренном |
|
методе |
|||||||||||
ного |
и |
того же |
образца |
при |
она |
равна |
119,4; поле разброса |
пока |
||||||||||||
|
|
|
испытаниях: |
|
|
заний |
составляет соответственно око |
|||||||||||||
1 — у с к о р е н н ы м |
методом; |
2 |
н о р - |
|||||||||||||||||
ло 5 и 11 % от максимальных |
|
значе |
||||||||||||||||||
|
|
м а л ь н ы м |
методом |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ний. |
|
В |
случае |
испытания |
смесей, |
|||||||
Обладающих сравнительно высокой газопроницаемостью, ускорен ный метод дает еще большие разбросы показаний, чем нарис . 17.
Нормальный метод незаменим для определения газопроницае
мости нестандартных по размерам образцов из |
песчано-смоляных |
и керамических смесей, а также для контроля |
газопроницаемости |
покрытий и многослойных форм. |
|
ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
ИХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ГАЗА
Полной аналогии фильтрации газа в стандартных образцах смеси и в литейной форме нет. Во-первых, как нормальный, так и ускоренный методы контроля газопроницаемости характери зуют способность смесей пропускать через себя воздух при нор мальной температуре, поэтому было бы правильнее в данном случае пользоваться термином «воздухопроницаемость». В литей ной же форме фильтрующийся газ по химическому составу резко отличается от воздуха [17, 23, 96].
Составы газов, выделяющихся из оболочковых форм, приве дены в табл. 2, а из стержней, изготовленных из смесей на различ ных связующих, — в табл. 3. В газах, выделяющихся из форм и стержней, содержится много водорода, окиси углерода, водя ных паров, углеводородов и др.; содержание азота и кислорода, являющихся основными составляющими воздуха, после заливки формы быстро снижается до незначительной величины по мере вытеснения воздуха из пор формовочных смесей.
Таблица 2
|
Состав газов |
(в об. %), выделяющихся из оболочковых форм |
|
|
|||||||||||
|
|
при |
заливке чугуна |
(t3 = |
1280-=-1300° С; время отбора проб |
|
|
||||||||
|
|
|
газа 40—100 сек после |
начала |
заливки) |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
О б о л о ч к о в ы е |
формы |
|
|
|
|
О б о л о ч к о в ы е |
формы |
|||||
С о с т а в л я ю |
|
из с м е с е й |
|
С о с т а в л я ю |
из с м е с е й |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
щ и е г а з а |
на п у л ь в е р - |
на с в я з у ю |
щ и е г а з а |
на п у л ь в е р - |
на с в я з у ю |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
б а к е л и т е |
|
щ е м П С - 1 |
|
|
|
б а к е л и т е |
щ е м ПС - 1 |
|||||
H2 S |
|
0,2—1,0 |
|
0,4—1,3 |
|
|
|
5,34—6,83 |
10,96—14,06 |
||||||
|
|
|
До 0,50 |
|
1,0—1,5 |
|
|
|
3,96—8,66 |
4,09—6,57 |
|||||
о 2 |
|
0,4—1,0 |
|
0,3—0,9 |
|
н |
а |
53,42—60,06 |
48,03—50,3 |
||||||
с о |
|
29,3—30,4 |
27,75—29,70 |
|
н |
2 о |
~18 (сверх |
~20 (сверх |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100%) |
100%) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3 |
||
|
Состав газов (в об. %), выделяющихся из образцов |
при заливке |
|
||||||||||||
|
|
|
чугуна (t3= |
1320° С; время отбора проб газа |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
30—100 сек после заливки) 1 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ш Л |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О |
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
|
|
С в я з у ю щ е е 2 |
Н г О |
со2 |
СпНт |
о 2 |
|
со |
н 2 |
С Н 4 |
|
|
CJ |
||||
|
|
|
Е s и . ? . |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
zg |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
° s 3 * |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ССБ |
|
8,0 |
11,5 |
|
1,0 |
0,5 |
|
31,5 |
|
41,6 |
1,6 |
4,3 |
|
0,595 |
|
«п» |
|
3,9 |
7,5 |
3,3 |
1,0 |
|
30,7 |
|
39,2 |
8,9 |
5,5 |
|
0,592 |
||
Олифа |
5,8 |
10,2 |
|
0,7 |
2,1 |
|
30,4 |
39,0 |
2,8 |
9,0 |
|
0,605 |
|||
Патока |
14,9 |
13,2 |
|
0,5 |
2,9 |
|
23,2 |
|
35,5 |
6,1 |
3,7 |
|
0,600 |
||
МФ-17 |
18,4 |
1,0 |
0,2 |
1,4 |
|
23,2 |
|
35,2 |
2,7 |
17,9 |
|
0,556 |
|||
ВР-1 |
|
6,3 |
5,7 |
0,4 |
1,6 |
|
35,3 |
41,7 |
2,4 |
6,9 |
|
0,564 |
|||
Феноло- |
5,0 |
5,1 |
2,3 |
|
34,6 |
|
42,2 |
4,2 |
6,2 |
|
0,554 |
||||
спирт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Формовоч |
63,5 |
3,3 |
1,7 |
0,3 |
|
8,5 |
15,7 |
4,2 |
2,7 |
|
0,599 |
||||
ная |
кон |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вейерная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
смесь |
|
0,598 |
1,447 |
1,40 |
1,05 |
0,916 |
0,0657 |
0,525 |
— |
|
— |
||||
Плотность |
|
||||||||||||||
газа 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в |
кг/м3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
И с с л е д о в а н и я |
Я- |
И . Медведева и |
В . К . |
К у з о в к о в а . |
|
|
|
|
|||||
|
1 |
В смеси с о д е р ж и т с я |
4% с в я з у ю щ е г о . |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
3 |
П р и |
100° С и |
760 |
мм рт. ст. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Во-вторых, существенным фактором, отличающим стандарт ные испытания смесей на газопроницаемость от фактической филь трации газов в форме, является температурное состояние газа. Температура воздуха при определении газопроницаемости сме сей равна 15—20° С; в формах и стержнях температура филь-
трующихся газов изменяется от 1100—1400° С до 20—30° С по мере их удаления от поверхности раздела металл—форма. Одно временно также происходит нагрев формовочных смесей жидким металлом и фильтрующимися горячими газами.
Химический состав газов и температурные условия их филь трации оказывают непосредственное влияние на газопроницае
мость |
смеси. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Из |
работ [6] по теории фильтрации природных |
газов |
в пори |
||||||||||
стых |
недеформируемых |
телах |
(грунтах) следует, что газопрони- |
||||||||||
|
( |
|
|
|
|
|
|
цаемость К, принятая |
в ли |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
тейном производстве |
в |
каче |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
стве характеристики |
смесей, |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
представляет собой комплекс |
|||||
|
|
|
' |
2У |
|
|
|
ное свойство, |
зависящее от |
||||
|
|
|
|
|
|
свойств самой |
смеси |
(прони |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
цаемости) и от свойств |
филь |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
трующихся газов (вязкости): |
|||||
цоащ |
|
|
|
|
|
|
К = |
с |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
^ |
.— |
|
где с — коэффициент |
прони |
||||
|
|
А |
|
|
|
|
цаемости смеси в см2; |
||||||
|
|
|
|
|
|
\i — динамическая |
вяз |
||||||
0,0001 |
|
|
|
|
кость |
газов в |
динх |
||||||
|
|
|
|
|
|
X сек/см2. |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Коэффициент |
проницае |
||||||
-т о |
600 |
800 |
|
мости с смеси |
определяется |
||||||||
200 |
f00 |
|
ее пористостью, т. е. струк |
||||||||||
Рис. 18. Влияние |
температуры на |
вяз |
|||||||||||
турной упаковкой |
и |
геомет |
|||||||||||
|
|
кость |
газов: |
|
|
|
рической формой зерен; он не |
||||||
1 — 02; |
2 — в о з д у х ; |
3 — N 2 ; |
4 — СО; |
5 — |
|||||||||
зависит от физических свойств |
|||||||||||||
С 0 2 ; 6 |
— пары |
Н , 0 ; 7 — С Н 4 ; |
8 — |
C t H e ; |
|||||||||
|
9 — С „ Н 1 |
4 ; |
10 — |
Н, |
|
|
газа. Динамическая |
вязкость |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
газов определяется |
|
их фи |
|||
зическими |
свойствами |
и |
не зависит |
от структуры |
смеси. |
|
|||||||
Необходимо отметить, что часто смешивают понятия «газо проницаемость» и «проницаемость» смесей, между которыми, как следует из изложенного, существует принципиальное разли чие.
Для одной и той же смеси газопроницаемость при пропускании различных газов будет не одинаковой. Это означает, что газопро ницаемость смеси, определенная стандартным методом, не будет идентична газопроницаемости смеси в форме, залитой метал лом.
На рис. 18 приведены значения вязкости некоторых газов при различных температурах. Кривые построены'по данным работы [32]. Вязкость газов, входящих в состав атмосферы литейной формы, возрастает более чем в 2,5—4,5 раза при повышении их температуры до 1000° С.
