3. Оборудование, инструмент, материалы

1. Прибор для определения прочности формовочной смеси во влажном состоянии.

2. Прибор для определения прочности формовочной смеси в высушенном состоянии.

3. Прибор для определения газопроницаемости формовочной смеси.

4. Лабораторный копер для изготовления образцов из формовочной смеси.

5. Гильза для изготовления образцов, предназначенных для определения газопроницаемости и прочности формовочной смеси во влажном состоянии.

6. Форма для изготовления образцов, предназначенных для определения прочности в высушенном состоянии.

7. Печь сушильная.

8. Прибор для определения влажности формовочной смеси

9. Формовочная смесь разной степени влажности.

4. Порядок выполнения работы

4.1. Изготовление образцов

4.1.1. Изготовление образцов для определения газопроницаемости и прочности формовочной смеси во влажном состоянии. Для изготовления образцов используют формовочную смесь, имеющую влажность 3, 5, 7 и 9 %.

Рис. 1. Лабораторный копер: 1 – шток; 2 - стойка станины;

3 – груз; 4 – эксцентрик; 5 – рукоятка; 6 – поддон; 7 – боек;

8 - подъемник копра; 9 – гильза

Изготавливают образцы в специальной гильзе с поддоном (рис. 1. поз. 9). Для этого формовочную смесь нужной влажности (примерно 170 г) засыпают в гильзу, установленную на поддоне 6. Уплотнение формовочной смеси производят на лабораторном копре (рис.1.). Для этого взявшись за ручку 8 копра поднимают шток 1 и груз 3, в отверстие станины устанавливают поддон с гильзой, осторожно опускают шток с грузом до соприкосновения бойка 7 с формовочной смесью, засыпанной в гильзу. После этого вращением рукоятки 5 уплотняют смесь тремя ударами груза. Высота образца в гильзе после уплотнения должна быть 500,8 мм. Эту высоту контролируют по трем горизонтальным рискам, нанесенным через 0,8 мм на приливе стойки 2 станины копра. Совпадение верхнего торца штока со средней риской соответствует высоте образца 50 мм. Образец годен, если торец штока не ниже нижней и не выше верхней рисок. Изготавливают по 3 образца каждой влажности.

Для определения влияния на газопроницаемость и прочность смеси во влажном состоянии степени уплотнения нужно изготовить еще 3 образца из смеси 5% влажности, уплотняя пятью ударами груза копра.

4.1.2. Изготовление образцов для определения прочности формовочной смеси в высушенном состоянии. Образцы изготавливают из формовочных смесей влажностью 3, 5, 7 и 9 % на лабораторном копре. Образцы, имеющие форму "восьмерки", (рис. 2а) изготавливают в специальном стержневом ящике (рис. 2, б.) На поддон 1 ставят половины 2 и 3 стержневого ящика, затем на ящик устанавливают воронку 4 таким образом, чтобы штыри, имеющиеся на нижней плоскости воронки, вошли в гнезда стержневого ящика. Половинки ящика зажимают винтом 6. Навеску формовочной смеси нужной влажности массой 110-120 г насыпают через воронку в стержневой ящик и без давления устанавливают в воронку уплотняющую колодку 5. Смесь уплотняют на лабораторном копре тремя ударами груза (см. пункт 4.1.1). Образец годен, если верхняя плоскость воронки находится в пределах трех рисок, имеющихся на боковой поверхности уплотняющей колодки. После уплотнения формовочной смеси удаляют колодку, отвинчивают винт 6 и снимают воронку. Стержневой ящик с образцом переносят на специальную подставку и разбирают. Образец на подставке помещают в сушильную печь и высушивают. Из смеси каждой влажности изготавливают по 3 образца.

а б

Рис. 2. Образец (а), стержневой ящик для его изготовления (б):

1 – поддон; 2 – первая половина стержневого ящика; 3 – вторая половина стержневого ящика; 4 – воронка; 5 – колодка уплотняющая; 6 – винт

4.1.3. Исследование газопроницаемости формовочных смесей. Газопроницаемость смеси определяют на специальном приборе (рис. 3.). Через стандартный образец (см. п. 4.1.1.) пропускают 2000 см³ воздуха. До начала испытания необходимо в бак прибора залить воду, установить трехходовой кран в положение "открыто", плавно поднимая колокол набрать воздух и перевести кран в положение "закрыто". Верхняя кромка бака при этом должна совпасть с отметкой на стенке колокола. При необходимости в емкость манометра, вывернув пробку 15, доливают воду, чтобы в трубке манометра столб воды составил 5-7 мм. Завернув пробку, передвигая шкалу манометра, точно совместить уровень воды в трубке с отметкой "О" на шкале. После этого кран прибора переключить на положение "закрыто". Образец вместе с гильзой плотно одевают на чашку затвора. Кран ставят в положение "испытание", колокол начинает опускаться. При совпадении отметки "О" на колоколе с верхней кромкой бака включают секундомер. При прохождении отметки 1000 по манометру фиксируют давление воздуха Р под испытуемым образцом, а при достижении отметки 2000 останавливают секундомер и фиксируют время, в течение которого через образец прошло 2000 см³ воздуха. Кран ставят в положение "закрыто". Газопроницаемость определяют по формуле:

где V – объем воздуха, прошедшего через образец, см³; h – высота образца, см; F – площадь поперечного сечения образца, см²; P – давление воздуха перед образцом, Па;  - время прохождения через образец данного объема воздуха, мин.

Рис. 3. Прибор для определения газопроницаемости: 1 – ручка; 2 – груз; 3 – колокол; 4 – стержень; 5 – бак; 6 – направляющая трубка; 7 – исследуемый образец; 8 – ниппель; 9 – чашка затвора; 10 – трехходовой кран; 11 и 14 – воздухопроводы; 12 – манометр; 13 – станина

На практике пользуются ускоренным методом определения газопроницаемости. Для этой цели на колокол устанавливают груз, а на воздухопровод под испытуемым образцом навинчивают ниппель с калиброванным отверстием. Если ожидаемая газопроницаемость выше 49, применяют ниппель с отверстием 1,5 мм, если ниже – ниппель с отверстием 0,5 мм. В процессе испытания определяется только показание манометра и по табл. 1 находят значение газопроницаемости.

Таблица 1

Газопроницаемость смесей (диаметр отверстия ниппеля 1,5 мм)

Давление, см. вод. ст.^*	Газопроницаемость, см/мин	Давление, см. вод. ст.^*	Газопроницаемость, см/мин	Давление, см. вод. ст.^*	Газопроницаемость, см/мин
1,0	950	3,4	235	5,8	108
1,1	850	3,5	226	5,9	105
1,2	780	3,6	219	6,0	102
1,3	710	3,7	212	6,1	99
1,4	650	3,8	205	6,2	96
1,5	610	3,9	198	6,3	93
1,6	550	4,0	196	6,4	90
1,7	525	4,1	185	6,5	88
1,8	492	4,2	178	6,6	85
1,9	457	4,3	173	6,7	82
2,0	440	4,4	167	6,8	80
2,1	417	4,5	164	6,9	77
2,2	398	4,6	156	7,0	75
2,3	373	4,7	151	7,1	73
2,4	358	4,8	146	7,2	70
2,5	341	4,9	142	7,3	67
2,6	326	5,0	138	7,4	65
2,7	313	5,1	134	7,5	63
2,8	300	5,2	128	7,6	61
2,9	287	5,3	126	7,7	59
3,0	275	5,4	122	7,8	56
3,1	264	5,5	119	7,9	54
3,2	253	5,6	115	8,0	52
3,3	243	5,7	112	8,1	50

^*1 см. вод. ст. = 0,001 Па

При выполнении работы провести ускоренным методом с ниппелем 1,5 мм испытание газопроницаемости смесей, имеющих влажность 3, 5, 7 и 9% после уплотнения тремя ударами груза копра. Смесь с влажностью 5% дополнительно испытать после уплотнения пятью ударами груза копра. Испытать по три образца каждой влажности и в качестве результата принять их среднеарифметическое значение. Полученные результаты занести в табл. 2.

4.1.4. Исследование прочности формовочных смесей в зависимости от влажности и степени уплотнения. Исследование прочности формовочных смесей во влажном состоянии. Для этого, после испытания газопроницаемости, с помощью выталкивателя образец осторожно извлекают из гильзы. Испытания проводят на рычажном приборе (рис. 4.), который создает в образце сжимающие усилия. Прибор работает на принципе равенства моментов сил справа и слева от подвижной опоры рычага 5 с грузом.

Рис. 4. Прибор для определения предела прочности смеси при сжатии во влажном состоянии :1 – винт; 2 – каретка; 3 – рукоятка; 4 – указатель каретки; 5 – шкала рычага; 6 – площадка нижняя; 7 – винт; 8 – площадка верхняя

Перед началом испытания вращением винта 1 с помощью ручки 3 перемещают подвижную опору с указателем до отметки "О" на рычаге. После этого образец устанавливают на площадку 6 и вращая винт 7 площадкой 8 осторожно зажимают образец. Вращая рукоятку 3 винта 1, перемещают подвижную опору 2 до тех пор, пока под действием сжимающей нагрузки образец не разрушится. В момент разрушения указатель 4 фиксируют на рычаге 5 разрушающее усилие.

После испытания определить среднее арифметическое значение разрушающего усилия для каждой влажности и степени уплотнения. Полученные результаты занести в табл. 2.

Таблица 2

Результаты исследования

Влажность смеси, %	Уплотнение смеси – число ударов	Газопроницаемость	Прочность влажной смеси	Прочность высушенной смеси
3	3
5	3
7	3
9	3
5	5

4.1.5. Исследование прочности формовочных смесей в высушенном состоянии. Для исследования прочности формовочных смесей в высушенном состоянии используют образцы в виде "восьмерки". Испытания проводят на рычажном приборе (рис. 5.), который создает в образце растягивающие усилия.

Перед началом испытания на рычаг 3 подвешивают пустое ведро 6. Вращая груз 2, рычаг устанавливают горизонтально. Вращением гайки 7 поднимают нижний захват в верхнее крайнее положение, устанавливают образец и приводят захваты до плотного соприкосновения с образцом. В воронку 5 засыпают чугунную дробь и оттягивают затвор 4. Дробь из воронки высыпается в ведро, и к образцу постепенно прикладывается растягивающее усилие. В момент разрыва образца рычаг падает, ударяется о гайку фиксатора затвора и освобожденный затвор перекрывает отверстие воронки и прекращает поток дроби из воронки. Дробь из ведра пересыпают в чашу лабораторных весов и взвешивают. Для каждой влажности испытывают по три образца и как результат принимают среднеарифметическое значение. Полученные результаты занести в табл. 2.

Рис. 5. Рычажный прибор для определения предела прочности образца при растяжении в сухом состоянии: 1 – захват; 2 – груз; 3 – рычаг; 4 – затвор; 5 – воронка; 6 – ведро; 7 – гайка