Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
TKM / ЛАБЫ / ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА1.doc
Скачиваний:
32
Добавлен:
17.04.2015
Размер:
76.29 Кб
Скачать

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Цель работы:научиться определять основные технологические свойства формовочных материалов и смесей; ознакомиться с аппаратурой, применяемой для этих целей.

Оборудование:аналитические весы, прибор для сушки навесок формовочной смеси (сушильный шкаф), прибор для определения прочности смеси при сжатии, лабораторный копер, прибор для определения газопроницаемости формовочной смеси 042М, секундомер.

Основные определения

Лабораторные испытания формовочных смесей производятся в соответствии с ГОСТ 2189-74. В зависимости от условий работы и технологического процесса изготовления отливки формовочные и стержневые смеси должны обладать рядом определенных технологических свойств, основные из которых: пластичность, газопроницаемость, податливость, прочность, огнеупорность, влажность и т.д.

Пластичность- способность формовочной смеси деформироваться под действием внешней нагрузки без разрушения и точно воспроизводить отпечаток модели при изготовление (формовке) литейной формы. Пластичность повышается при использовании мелкозернистого песка и с увеличением содержания влаги и глины в смеси.

Податливость- способность форм и стержней сокращаться в размерах при усадке металла за период, его охлаждения и затвердевания. Хорошая податливость

обеспечивается использованием крупного песка и вводом в формовочные и стержневые смеси органических добавок (древесных опилок, торфа и т.п.). При сушке форм опилки высыхают, уменьшаются в объеме и образуют вокруг себя пустоты. Такие пористые формы имеют повышенную газопроницаемость и могут подаваться при усадке отливки, не допуская образования горячих трещин.

Газопроницаемость- способность формовочных и стержневых смесей пропускать газы, выделяемые формой и жидким металлом. Если газопроницаемость смеси недостаточна, то газы попадают в металл, отчего получается брак отливки. В практике литейного производства установлено, что в среднем 35% брака отливок приходится на газовые раковины, образующиеся вследствие плохой газопроницаемости форм или стержней. Газовые раковины являются концентраторами напряжений, снижают свойства отливок.

Газопроницаемость формовочной смеси зависит от величины и формы зерен формовочного песка, количества глины в смеси, влажности (рис!) 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, 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, т.к.глина окружает в виде оболочки зерна песка, незначительно уменьшая сечение каналов для прохода газов. При обычном содержании глины в смесях(8-12%) газопроницаемость снижается на 20%.

Газопроницаемость

80

60

40

20

2 4 6 % влажность

Рис.1. Зависимость газопроницаемости смесей от содержания влаги.

Определение газопроницаемости смеси

Газопроницаемость является очень важным технологическим свойством формовочных и стержневых смесей, поэтому на газопроницаемость испытывают как свежие формовочные пески, так и готовые смеси.

Определение технологических свойств формовочных смесей производится на стандартных образцах. Образцы для испытания на газопроницаемость изготовляют в неразъемной металлической гильзе диаметром 50(±2) мм с помощью лабораторного копра трехкратным ударом груза весом 6,35(±0.015) кг, падающего с высоты 50(± 0,25)мм. Образец должен иметь высоту 50(± 0,8)мм.

Лабораторный копер имеет станину отлитую совместно с двумя кронштейнами, и вертикальным верхним приливом, через который пропущен шток. На штоке свободно надет груз, поднимающийся до контрольного кольца, с помощью улитки с рукояткой. На нижнем конце штока укреплен боек. Движение груза ограничивается закрепленным на штоке подъемником с ручкой. С помощью рукоятки осуществляется подъем штока с грузом при установке и съеме гильзы с чашечкой, которая центрируется в станине цилиндрическимшипом.

Для изготовления образца берется навеска используемой смеси 150-180 г (в зависимости от влажности и типа смеси). Навеска равномерно (без уплотнения) насыпается в гильзу, нижнее отверстие которой предварительно перекрывается чашечкой. Чашечка с гильзой и навеской устанавливаются в станину копра, шток и груз при этом поднимается за рукоятку.

Установив гильзу, боек штока следует плавно без толчков опустить в гильзу до прикосновения с испытуемой смесью. Стандартное уплотнение смеси производится

трехкратным падением груза, которое вызывается трехкратным вращением рукоятки!.

На верхнем вертикальном приливе станины копра имеются три контрольные риски. Если высота изготовленного образца 50±0,8 мм, верхний торец штока копра будет находиться в пределах этих трех рисок. В случае, когда верхняя кромка штока после специального уплотнения вышла за пределы крайних рисок, образец должен быть удален из гильзы, как негодный для дальнейшего использования. В этом случае должна быть изготовлена новая навеска меньшего или большего по сравнению с первой веса, в зависимости от того, вышла верхняя кромка штока за верхнюю или нижнюю риску.

После третьего удара груза и проверки высоты образца, боек вынимается из гильзы, гильза с чашечкой снимается с основания копра и освобождается от чашечки. Уплотненный образец готов для испытания на газопроницаемость переносится на испытательный прибор, вместе с гильзой.

Рис.2 Схема прибора для определения газопроницаемости смеси

Схема прибора типа «042М» для испытания формовочных смесей на газопроницаемость изображена на рис.2. Внутри цилиндра с водой помещается колокол, на поверхности которого имеется отметка «2006», «1000», «О», «X».

Воздушное пространство под колоколом сообщается с пространством под образцом н атмосферой через трехходовой кран, к которому присоединена трубка бака. Трехходовой кран предназначен Для регулирования течения воздуха:

1)при положении крана «закрыто», воздух из-под колокола не выходит,

2/при положении крана «открыто» пространствопод колоколом сообщается с атмосферой и там набирается 2000см3 воздуха *

3}при положении крана «испытание» находящийся под колоколом воздух через трубку бака, трехходовой кран и через образец испытуемого материала выходит в атмосферу.

Полость под испытуемым образцом соединена воздухопроводом с водяным манометром, показывающим давление, которое создается перед образцом. Испытания

  1. Приготовить секундомер

  2. Поставить кран в положение «открыто», плавно поднять колокол до отметки «X» и поставить кран в положение «закрыто».

  1. Надеть на пробку затвора гильзу с заформованным на копре образцом.

  2. Поставить кран в положение «испытание», при этом колокол начинает опускаться

  3. В момент прохождения колокола отметки «О»пустить в ход секундомер, время (Т) опускания колокола от отметки «О» до отметки «2000» определить в минутах

  4. В момент прохождения отметки «1000» зафиксировать показание манометра (Р., см водяного столба)

Таким образом, через образец пропускается воздух и по времени прохождения воздуха через образец и давлению, которое образуется под образцом, судят о газопроницаемости смеси.

Подсчет газопроницаемости производится по формуле:

где:

V - объем воздуха, прошедшего сквозь образец в см3. При определении газопроницаемости нормальным методом через испытуемый образец пропускается 2000 мл (см3) воздуха комнатной температуры,

h - высота образца в см,

F - Площадь поперечного сечения образца в см2.

Р - Давление воздуха перед образцом в г/см2 (см водного столба)

T - время, в течение которого сквозь образец прошло V , в мин.

Подставляя в формулу (1) известные величины получим расчетную формулу для определения газопроницаемости:

Величины V,h,F являются const.

Величины Р и Т получают при испытании.

Определение газопроницаемости производится на трех стандартных образцах из одной и той же пробы. Запоказатель газопроницаемости принимается среднее арифметическое полученных результатов. Хотя газопроницаемость, и имеет вполне определенную размерность (см4/г.мин), чаще всего ее пишут в виде отвлеченного числа.

Огнеупорность - это способность смеси не размягчаться и длительное время выдерживать действие высоких температур при заливке в форму жидкого металла. Недостаточная огнеупорность также вызывает пригар на отливках. Огнеупорность зависит от количества песка в формовочной смеси, его зернового состава и наличия примесей. Чем крупнее зерна песка и чем меньше примесей, тем выше огнеупорность. Основной составляющей формовочного песка является кварц (двуокись кремния SiO2). Температура плавления его свыше 1700° С, поэтому он обладает высокой огнеупорностью. Формовочные пески должны содержать 90-98% чистого кварца, остальные примеси (слюда, глина и др.). Примеси имеют более низкую температуру плавления, чем кварц, поэтому снижает огнеупорность песка.

Для тяжелых стальных и чугунных отливок вместе с обычными песками целесообразно для формовочных смесей применять специальные огнеупорные материалы -циркон, магнезит, хромистый железняк и др. с более высокой температурой плавления, что значительно уменьшает возможность образования пригара на поверхности отливок.

Прочность- "способность смеси выдерживать внешние нагрузки без разрушений (оказывать сопротивление разрушению при транспортировки форм, а также размывающему действию струи жидкого металла при заливки форм). Прочность возрастает при увеличении содержания глины или других крепителей, при более плотной набивке формы, с уменьшением размера зерна песка. Прочность формовочной смеси также зависит от содержания влаги. Она увеличивается, если каждая песчинка покрыта тонкой глиняно-водяной пленкой, что обусловливается большим поверхностным натяжением воды. С увеличением же количества влаги в смеси толщина водяной пленки увеличивается, появляется излишек влаги. В результате прочность смеси уменьшается (рис 3)

влажность

Рис .3. Зависимость прочности смеси от влажности.

Чем крупнее зерна песка, тем при меньшем содержании влаги наступает наибольшая прочность (т.к. общий периметр смачивания уменьшается). К формовочным и стержневым смесям предъявляют большие требования в отношении прочности в зависимости от назначения этих смесей.