КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Определение свойств формовочной смесиСтр 1 из 2Следующая ⇒
Цель работы: изучение методики определения влажности и газопроницаемости в формовочной смеси; изучение влияния влаги на свойства формовочной смеси, изучение влияния добавок (глины, влаги и др.) на газопроницаемость формовочной смеси. Оборудование и инструмент: Лабораторные бегуны, технические весы с разновесами, сушильный шкаф с термометром для измерения температур до 300°С, прибор для ускоренного определения влажности, прибор для определения газопроницаемости, коробка для смеси, сухой песок, формовочная глина, вода.
Для изготовления разовых форм применяются единые, облицовочные и наполнительные формовочные смеси. Единые смеси, как правило, используется для формовки по сырому, т.е. когда заливка металла производится в сырые формы. Облицовочные смеси служат для выполнения поверхности формы, непосредственно контактирующей с металлом. Их применяют при изготовлении средних и крупных форм, которые подвергают сушке или поверхностной подсушке. Облицовочную смесь наносят на модель слоем 50-60 мм, остальной объём опоки заполняют наполнительной смесью. В последнее время в качестве облицовочных смесей крупных форм используют самотвердеющие смеси, позволяющие исключить операцию сушки. В зависимости от условий работы и технологического процесса изготовления отливки формовочные и стержневые смеси должны обладать следующими основными свойствами: 1) прочностью – способностью форм и стержней не разрушаться под действием внешних усилий; 2) поверхностной прочностью (осыпаемостью) – сопротивлением поверхностного слоя формы или стержня истирающим усилиям; 3) поверхностной твердостью – способностью поверхности формы (или стержня) сопротивляться проникновению в нее более твердого тела; 4) газопроницаемостью – способностью смеси пропускать через себя газы, выделяемые формой и жидким металлом; если газопроницаемость смеси недостаточна, то газы попадают в металл, вызывая брак отливки. Газопроницаемость формовочной смеси зависит от величины и формы зерен формовочного песка, количества глины в смеси, влажности и степени уплотнения смеси при формовке. Чем крупнее и однороднее зерна песка, тем больше размеры пустот между ними и тем легче проходят газы через стенки формы или стержня. Однако грубые и очень крупные пески дают шероховатую неровную поверхность отливки. Средние и мелкие пески способствуют образованию ровной и гладкой поверхности отливки, но газопроницаемость их в несколько раз ниже. Поэтому при выборе песка руководствуются весом и конфигурацией отливки. Содержание глины в небольших количествах (6-7%) практически не снижает газопроницаемости, так как глина в виде оболочки окружает зерна песка, незначительно уменьшая сечения каналов для прохода газов. При обычном содержании глины в смеси (8-12%) газопроницаемость снижается более чем на 20%. 5) малой газотворностью – способностью смеси выделять газы при нагревании; 6) текучестью – способностью смеси перемещаться под действием внешних усилий или собственного веса; 7) податливостью – способностью форм и стержней сжиматься при усадке остывающей отливки; 8) влажностью – способностью смеси удерживать влагу; 9) низкой гигроскопичностью – способностью компонентов поглощать влагу из окружающей среды; 10) малой прилипаемостью – способностью смеси прилипать к стенкам модели или стержневого ящика; 11) огнеупорностью – способностью смеси выдерживать высокую температуру без оплавления; 12) низкой пригораемостью – способностью смеси привариваться к стенке отливки в результате механического и химического взаимодействия с металлом; 13) высокой выбиваемостью – способностью форм и стержней легко разрушаться после охлаждения отливки; 14) долговечностью – способностью смеси сохранять свои свойства после повторных заливок; 15) "живучестью" – способностью смесей сохранять свои физико-механические свойства от момента их приготовления до применения. В литейных цехах контроль качества формовочных и стержневых смесей сводится к определению следующих физико-механических характеристик: влажности, газопроницаемости, предела прочности при сжатии во влажном и высушенном состояниях, предела прочности при растяжении, а иногда при изгибе. Кроме того, при разработке новых составов смесей производят определение газотворности, осыпаемости, поверхностной твердости, долговечности, текучести, выбиваемости и "живучести". Методика определения влажности Под влажностью формовочной смеси понимается содержание в ней свободной и гидроскопической влаги, выражаемой в процентах к весу смеси. Влияние влажности на газопроницаемость показано на рисунке 1. Рисунок 1 – Зависимость газопроницаемости смесей от содержания влаги
Содержание влаги в смесях определяют одним из двух методов: нормальным и ускоренным. Нормальный метод. Навеску 50±0,01 г. исследуемой смеси помещают в предварительно высушенные и взвешенные фарфоровые чашки и переносят в сушильную печь. Температура в печи должна быть 105-110°C. По истечении 1 часа чашку с навеской вынимают из печи и взвешивают, затем опять помещают в печь. Этот процесс повторяют до установления постоянного веса. После этого чашку с навеской охлаждают до комнатной температуры. Охлажденную навеску взвешивают. Влажность смеси определяется по формуле: , (1) где G – вес смеси до сушки в граммах; G1– вес смеси после сушки в граммах. Ускоренный метод. В предварительно высушенную и взвешенную металлическую чашечку с сетчатым дном помещают 25±0,01 грамм смеси. Чашечку с навеской устанавливают в прибор и пропускают через неё нагретый до температуры 110-150 оС воздух в течение 5-6 мин. После этого навеску с чашечкой взвешивают и по приведенной выше формуле определяют содержание влаги в смеси. В настоящее время для ускоренного определения влаги в формовочных смесях используют новый прибор (рисунок 2) лампового типа. Навеску 1 исследуемой смеси насыпают на поворотный столик 3 прибора, а затем помещают под колпак 2 на 3 мин. Рисунок 2 – Прибор для определения влажности смеси Для определения газопроницаемости смеси существует два метода: нормальный и ускоренный. Нормальный метод. Через стандартный образец диаметром 50 мм и высотой 100 мм пропускают 2000 см3 воздуха при комнатной температуре, при этом фиксируют давление воздуха перед образцом и время прохождения всего объема воздуха. Величину газопроницаемости вычисляют по формуле: , (2) где V – объем воздуха, прошедшего через образец, в см3 h – высота образца, см. F – площадь, см2 P – давление воздуха перед образцом, г/см2 t – время прохождения через образец см3 воздуха в мин Газопроницаемость выражается безразмерным числом. Газопроницаемость смеси определяют на специальном приборе (рисунок 3). Трёхходовой воздушный кран 10 прибора ставят в положение "открыто" и осторожно поднимают колокол 3 до тех пор, пока отметкаX, имеющаяся на колоколе, не совпадёт с верхней кромкой бака 5; после этого кран прибора переключают на положение "закрыто". Из исследуемой смеси изготавливают стандартный образец в металлической гильзе. Гильзу с образцом 7 вставляют в чашку 9 затвора и поворотом гайки плотно закрепляют. Кран 10 ставят в положение "испытание", колокол 3 начинает опускаться. При совпадении отметки 0 на колоколе с краем бака 5 включают секундомер; при прохождении отметки 1000 фиксируют по манометру12 давление воздуха Р под испытуемым образцом, а при прохождении отметки 2000 останавливают секундомер и фиксируют время, в течение которого через образец прошло 2000 см3 воздуха. Трехходовой кран ставят в положение "закрыто". Зная Р и t по формуле находят газопроницаемость смеси. За показатель газопроницаемости принимают среднее арифметическое результатов испытания трёх образцов. Если результат одного испытания, отличается от среднего арифметического, более чем на 10%, испытания повторяют на трёх новых образцах. Рисунок 3 - Прибор для определения газопроницаемости: 1 – ручка; 2 – грузы; 3 – колокол; 4 – стержень; 5 – бак; 6 – направляющая трубка; 7 – исследуемый образец; 8 – ниппель; 9 – чашка затвора; 10 – трехходовой кран; 11 – воздухопровод; 12 – водяной манометр; 13 – станина. Ускоренный метод.В воздухопровод прибора (рисунок 3) вставляют дополнительное сопротивление в виде ниппеля. В комплекте прибора имеется два ниппеля с калибровочными отверстиями диаметром 0,5 и 1,5 мм, которые поддерживают определенный минутный расход воздуха для каждого образца; в этом случае отпадает необходимость замера времени прохождения воздуха через образец. Для испытания смеси газопроницаемостью более 50 применяют ниппель с отверстием диаметром 1,5 мм, а для смеси газопроницаемостью до 50 - с отверстием диаметром 0,5 мм. Ниппели устраняют необходимость пропускания через образец 2000 см3 воздуха и позволяют определять газопроницаемость смеси по показаниям водяного манометра с помощью таблицы 1.
Таблица 1 - Газопроницаемость смесей
Порядок проведения работы 1. Приготовить формовочную смесь следующего состава: кварцевого песка – 82 % формовочной глины – 3 % горелой смеси – 15 % влаги произвольное количество. 2. Определить влажность смеси по обычному способу и ускоренному способу. 3. Приготовить формовочную смесь следующего состава: состав №1 кварцевого песка – 92 % формовочная глина – 3 % влаги – 5 % состав №2 кварцевого песка – 88 % формовочная глина – 7 % влаги – 5 % 4. Определить газопроницаемость формовочных смесей по нормальному и укрепленному составу.
Содержание отчета 1. Состав смеси и режим ее приготовления. 2. Описание методики определения влажности. 3. Описание методики определения газопроницаемости. 4. Схемы приборов. 5. Результаты испытаний. Таблица 2 - Свойства формовочных смесей
Контрольные вопросы 1. Какими свойствами должны обладать формовочные и стержневые смеси? 2. Влияние влаги на свойства формовочной смеси. 3. Влияние влаги на качество отливки (газовые поры и раковины). 4. Оптимальное содержание влаги в формовочных смесях в летний и зимний периоды. 5. Методы определения влаги в формовочных смесях. 6. Понятие о газопроницаемости формовочной смеси. 7. Какова газопроницаемость сухого и сырого образца. 8. Методика определения газопроницаемости формовочной смеси. 9. Связь между газопроницаемостью литейной формы и качеством отливки (газовыми раковинами и газовой пористостью).
Литература 1 Курдюмов А.В., Михайлов A.M. и др. "Лабораторные работы по технологии литейного производства" издат. М.: 1970 2 Берг П.П. "Формовочные материалы" М.: Машгиз, 1963 3 Велисовский К.В., Медведев Я.И. "Технологические испытания формовочных материалов" М.: Машгиз, 1963
|