Кафедра « Машины и технология литейного производства»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)»

Кафедра «Машины и технология литейного производства»

ОДОБРЕНО

Методической комиссией

Факультета «МТ»

от февраля 2013г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторным работам по дисциплинам «Технология литейного производства», «Физика и химия формовочных материалов» для студентов специальности 120300 «Машины и технология литейного производства», направления подготовки дипломированных специалистов, 261001.65 «Технология художественной обработки материалов», бакалавров по направлению 150400.62» Технологические машины и оборудование»261400 «Технология художественной обработки материалов»

/ Лаб. работы 1-7 /

Москва 2013г.

Лабораторные работы по курсу «Технология литейного производства» дисциплины «Физика и химия формовочных материалов» составлены в соответствии с учебной программой подготовки студентов специальности 120300 «Машины и технология литейного производства», направления подготовки дипломированных специалистов 261001.65» Технология художественной обработки материалов», бакалавров по направлению 150400.62» Технологические машины и оборудование»261400 «Технология художественной обработки материалов»

.

Целью проведения лабораторных работ является закрепление теоретических знаний, полученных студентами при изучении курса, приобретение ими навыков в проведении лабораторных испытаний и обеспечении возможности самостоятельного анализа результатов испытаний и установления закономерностей с свойств материалов и смесей.

В настоящий практикум включены семь лабораторных работ, каждая из которых рассчитана на два академических часа.

Приступая к выполнению лабораторных работ, студент должен заранее изучить методику и принцип работы приборов.

Результаты работ заносятся в протоколы, при этом производятся необходимые расчеты, строятся графики, диаграммы.

По окончании работ предусмотрена их защита.

☺ Московский государственный машиностроительный университет «МАМИ» 2013г

Лабораторная работа № 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ФОРМОВОЧНЫХ СМЕСЕЙ

Состав задания:

-приготовление формовочных смесей сразличной влажностью на лабораторном смесителе.

-определение влажности смесей ускоренным прямым (по ГОСТ 29234.5-91) и косвенным методом (по уплотняемости или насыпной плотности). Построение графических зависимостей. Для этого по результатам испытаний для двух влажностей (например, для 2% и 4%) строят зависимости.

У_пл = f (W); ρ_пл = f (W),

Где У_пл- уплотняемость смеси; ρ_{пл -} плотность смеси; W-влажность смеси.

ИСПЫТАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ФОРМОВОЧНЫХ СМЕСЕЙ

Состав задания.

- приготовление формовочной смеси с заданной влажностью (Состав и влажность смеси задается преподавателем; см. лаб. работу №2)

- изготовление образцовдля механических испытаний

- проведение механических испытаний;

- определение твёрдости;

Испытание формовочных смесей

Состав формовочной смеси:

1. Отработанная смесь ____________%

2. Кварцевый песок ____________%

3.Бентонит ____________%

4. Вода _____________%

Измеряемая величина	испытание	испытание	испытание	среднее	Ошибка %
Прочность на сжатие σсж, МПа
Прочность на срез τ, МПа
Прочность на изгиб σи
Прочность на растяжение σр
Твердость, ед

 

 

Ошибка D %= (σмах - σмин) / σмах *100 %

D %= (τ мах - τ мин) / τ мах *100 %

D %= (Тв мах - Тв мин) / Тв мах *100 %

 

Принял: Преподаватель

Выполнил: Студент

 

 

Лабораторная работа №4

Испытание стержневых смесей

Состав стержневой смеси:

1. Кварцевый песок ____________%

2.Жидкое стекло ____________%

3. Вода _____________%

 

Измеряемая величина	испытание	испытание	испытание	среднее	Ошибка %
Прочность на сжатие σсж, МПа (в сыром)
Прочность на срез τ, МПа (в сухом)
Прочность на изгиб σи (в сухом)
Прочность на растяжение σр (в сухом)

 

Ошибка D %= (σмах - σмин) / σмах *100 %

D %= (τ мах - τ мин) / τ мах *100 %

Принял: Преподаватель

Выполнил: Студент

Лаборатории работа № 5.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТИ ФОРМОВОЧНЫХ И СТЕЖНЕВЫХ СМЕСЕЙ.

Состав задания.

Изготовление образцов из формовочной и стержневой смесей. Определение газопроницаемости формовочных смесей нормальным и ускоренным методами. Определение газопроницаемостистержневых смесей в сухом состоянии.

5.1. Изготовление образцов.

Изготовление цилиндрических образцов диаметром50мм и h = 50мм±1,0мм стержневых смесей для испытания их на газопрони­цаемость производится согласно лабораторной работы № 3 и 4, при этом используется специальная цилиндрическая гильза с фаской.

5.2. Определение газопроницаемости смесей нормальным и ускоренным методами.

5.2.1. Оборудование и материалы:

- весы технические до 10кг.;

- копер лабораторный;

- гильза цилиндрическая диаметром 50мм «глухая» для настройки прибора;

- гильза цилиндрическая диаметром 50мм с фаской;

- гильза комбинированная с резиновым уплотнением «надувная» для испытания сухих образцов(патрон Фишера);

- приборы для испытания газопроницаемости.

5.2.2. Описание приборов.

Для испытания формовочных и стержневых смесей на проницаемость нормальным и ускоренным методом используется прибор (pис.5.1.), для ускоренного - прибор (рис.5.2.).

Рис. 5.1. Схема аппарата определения газопроницаемости

 

Прибор (рис.5.1.) состоит из неподвижного I и подвижного 2 резервуаров, внутри которых встроены трубки 3 и 4. Нижний неподвижный резервуар, заполнен водой, выполняющий роль гидравлического затвора. Воздух под действием массы резервуара через отверстия, имеющиеся в трубке 4, поступает через трехходовой кран 5 в гильзу 6, в которой находится образец испытуемой смеси.

При испытании измеряют манометрическое давление – p,с помощью камерного манометра - 8. Последний, имеет камеру, в которую наливается вода через отверстие, закрываемое пробкой 9 с винтовой нарезкой. Объем камеры делается относительно большим по сравнению с объемом канала стек­лянной трубки, поэтому высота уровня в этой камере принимается условно неизменной.

Трех ходовой кран имеет 3 положения:

"Испытание" - в данном положении производится испытание образцов.

«Закрыто" - при этом положении подвижный колокол не опускается (воздух перекрыт).

"Атмосфера" - вэтом положение осуществляется забор воздуха под колокол, путем его осторожного и медленного поднимания рукой вверх за ручку10.

В этом положении воздух изпод колокола свободно выходит ватмосферу и колокол опускается вниз.

Рис.5.2. Польский прибор для испытания газопроницаемости.

Прибор (рис.5.2) включает в себя: систему сжатого воздуха, держатель втулки с исследуемым образцом, измерительную систему. Узел держателя гильзы состоит из ползуна, посаженного в цилиндрических направляющих резинового уплотнения и зксцентрика.

Движение ползуна вниз (при повороте ручки 2) вызывает нажим на резиновое уплотнения З, что ведет к увеличению его диаметра и тем самым уплотнению гильзы с образцом.

5.2.3. Определение проницаемости на приборе рис.5.1.

Нормальный метод.

Проверка прибора.

Прибор работает правильно, если давление на манометре, создаваемое весом подвижного колокола равно 4,8 - 5,0 см вод. столба. Эта проверка осуществляется путем установки непроницаемой ("глухой") гильзы на пробку 6 прибора и поворотом трехходового кра­на 5 в положение «испытание».

При нормальном способе определения газопроницаемости через образец испытуемой смеси пропускается 2000 куб.см воздуха. Измере­ние его объема производится с помощью отметок (рисок), которые находятся на боковой наружной поверхности подвижного резервуара. На его стенке имеются следующие отметки: X; 0; 1000; 2000.

До начала испытания полость под колоколом соединяется с атмосферой при помощи трехходового крана и в этом положении колокол поднимают вверх при этом под него забирается некоторый объем воздуха, так, чтобы риска с отметкой "X" находилась на уровне верхней кромки неподвижного резервуара I.

отметка "X" определяет готовность к проведению испытаний.

Отметка "О" определяет момент начало испытания. Необходимо при совпадении отметки"О" с уровнем верхней кромки неподвижного резервуара, включить секундомер.

Отметки 1000 и 2000 определяют объем воздуха, вытесняемого подвижным резервуаром и проходящим через испытуемый образец.

При прохождении колоколом отметки 2000 производится отсчет по секундомеру времени опускания колокола и по манометру давления.

Газопроницаемость определяют по формуле:

K=V•h/f•p•τ (5.1)

где V - 2000 куб.см. объем воздуха, прошедшего через образец;

f- площадь 19,7 кв.см поперечного сечения;

h - высота образца 5см;

τ - время прохождения 2000 куб.см воздуха через образец в мин.;

р - показание манометра в см вод. столба

При подстановке цифровых значений формула 5.1 примет вид:

K= 509,6/τ•p (5.2)

Пример: При испытании образца было определено манометрическое давление р=2,8 см.вод столба. Время прохождения 2000 куб. см воздуха равно 1,5 мин. газопроницаемость в этом случае будет равна 121 ед.

K=509,6/2,8•1,5

Ускоренный метод.

Проверка прибора:

-давление под колоколом при ускоренном методе испытания должно составлять 10см вод. столба. С этой целью на подвижный колокол надевают съемные чугунные кольца.

Эта проверка осуществляется путем установки непроницаемой («глухой») гильзы на пробку 6 и отсчета давления по манометру при поло­жении трехгодового крана в положение «открыто»

- время истечения 2000 куб. см воздуха через сопротивление калибра диаметром D=1.5мм без образца должно составлять 0,5 мин.;

- время истечения 2000 куб. см воздуха через сопротивление калибра диаметром D= 0.5мм без образца должно составлять 4,5 мин;

Ускоренный метод имеет целью сократить продолжительность определения газопроницаемости за счет:

- использования калибров расход воздуха во времени при этом постоянный и скорость истечения воздуха является функцией давления, в этом случае необходимо снять только показания манометра, т.е. давление перед образцом (время не требуется);

- давление перед образцом выравнивается в доли секунды,поэтому нет необходимости дожидаться опускания колокола до отметки «2000»;

- расчет газопроницаемости производится по таблицам (на приборе).

При данном способе применяются специальные эталонные пробки (калибры) проб­ки 13, которые устанавливаются в выходном отверстии воздухопровода. Эти пробки имеют калиброванные отверстия диаметром 0,5 и 1,5мм.

Наличие перед образцом добавочного сопротивления заранее определяет возможный расход воздуха. Поэтому газопроницаемость определяется только как функция давления.

Эталонная пробка с отверстием D=0,5мм применяется в том случае, когда величина проницаемости смеси ожидается менее 50 ед., а в случае большей величины устанавливается эталонная пробка с диаметром 1,5 мм. Таким образом разные калибры нужны для повышения чувствительности прибора при испытаниях ускоренным методом

Расчет газопроницаемости.

При ускоренном методе газопроницаемость подсчитывается по формулам:

К_0.5=35.3 √(10-р)/р

К_1.5=322 √(10-р)/р

Для определения газопроницаемости требуется определить только манометрическое давление - p.

С целью упрощения операции определения проницаемости ускоренным способом пользуется специально составленными таблицами. Приводимые в чих числовые значения подсчитаны в соответствии с приведенными формулами (таблицы приведены на неподвижном резервуаре прибора).

5.2.4. Определение газопроницаемости на приборе (рис. 5.2) ускоренным методом.

Настройка прибора.

Устанавливают переключатель сопел в положение, соответствующее исследуемому соплу (D= 0,5мм или D=1,5мм).

Наложить на головку соответствующую контрольную втулку I к уплотнить ее поворотом ручки 6. Показания проницаемости на шкале манометра 6 должна совпадать с цифровыми величинами, нанесенными на контрольных втулках. Разница не должна превышать ± 0,01 кРа.

Если показания выходят за пределы допуска:

- следует проверить положение стрелки на "О" и 0,98 кПа (ручкой 7 установить на"О").

- промыть отверстия контрольных. втулок эфиром.

Гильза цилиндрическая с изготовленным в ней образцом смеси устанавливают на головку 2 прибора 5 рычагом 6 производят зажим за счет сжатия резинового уплотнения 3 Включают тумблер 4 и через несколько секунд после установки стрелки считывается результат в единицах газопроницаемости, по соответствующей шкале 8 с отверстием D=0,5 мм или D=1,5 мм.

В верхней части ползуна ввинчена головка 4 с двумя соплами D=0,5 мм или D=1,5 мм., поворот которой осуществляют выключателем сопел 5. Возможны три положения переключателя:

- вертикальная черточка для проверки давления воздуха под соп­лами;

- пятнышко малого диаметра - использование аппарата при исследовании образца на малом сопле D=0,5 мм;

- пятнышко большого диаметра - использование аппарата при иссле­довании образца на большом сопле D= 1,5 мм.

На измерительной шкале манометра 6 находятся три линейные шкалы:

-"верхняя" - служащая для показания газопроницаемости при диаметре

сопла 1,5 мм.

- "средняя" - для показания газопроницаемости при диаметре сопла 0,5 мм.

- "нижняя" - для проверки прибора (определение давления воздуха под пробкой).

Вентилятор, приводимый в движение синхронным двигателем, нагнетает воздух до манометрического давления равного 0,98 кПа (которое контролируется при проверке прибора). Сжатый воздух подводится через сопла соплами D=0,5 мм или D=1,5 мм. в пространство под иссле­дуемым образцом. Давление в пространстве подобразцом действует на пружинящие элементы манометра, вызывая его отклонение,.которое переносится на стрелку. Стрелка фиксирует величину газопроницаемости образца или величину измеряемого давления.

5.3. Определение газопроницаемости сухих образцов.

Изготовленные цилиндрические образцы стержневых смесей высушиваются всушильном шкафу.

- Для определения газопроницаемости высушенных образцов использу­ется специальная гильза комбинированная с резиновым уплотнением «надувная» для испытания сухих образцов (патрон Фишера) (рис.5.3). Образец 4 вставляют гильзу, затем помощью велосипедного насоса через нипель 2 производят накачивание воздуха в резиновое уп-лотнеие 3 гильзы, что обеспечивает плотный контакт между образцом и гильзой и предотвращает утечку пропускаемого через образец воздуха. После этого гильзус образцом устанавливают на прибор и проводят испытание (см. п.п. 5.2.3 и 5.2.4.},

Рис. 5.3.Гильза с резиновым уплотнением

5.2.4. Контроль результатов.

Испытание должны быть повторены не менее трех paз, при этом результаты считаются достоверными, если не отличается друг от друга более, чем на 10%.

5.2.5. Оформление результатов.

Для оформления результатов студентам выдаются стандартный протокол.

ПРОТОКОЛ№5

 

Испытаний к лабораторной работе №5

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)»

Кафедра «Машины и технология литейного производства»

ОДОБРЕНО

Методической комиссией

Факультета «МТ»

от февраля 2013г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторным работам по дисциплинам «Технология литейного производства», «Физика и химия формовочных материалов» для студентов специальности 120300 «Машины и технология литейного производства», направления подготовки дипломированных специалистов, 261001.65 «Технология художественной обработки материалов», бакалавров по направлению 150400.62» Технологические машины и оборудование»261400 «Технология художественной обработки материалов»

/ Лаб. работы 1-7 /

Москва 2013г.

Лабораторные работы по курсу «Технология литейного производства» дисциплины «Физика и химия формовочных материалов» составлены в соответствии с учебной программой подготовки студентов специальности 120300 «Машины и технология литейного производства», направления подготовки дипломированных специалистов 261001.65» Технология художественной обработки материалов», бакалавров по направлению 150400.62» Технологические машины и оборудование»261400 «Технология художественной обработки материалов»

.

Целью проведения лабораторных работ является закрепление теоретических знаний, полученных студентами при изучении курса, приобретение ими навыков в проведении лабораторных испытаний и обеспечении возможности самостоятельного анализа результатов испытаний и установления закономерностей с свойств материалов и смесей.

В настоящий практикум включены семь лабораторных работ, каждая из которых рассчитана на два академических часа.

Приступая к выполнению лабораторных работ, студент должен заранее изучить методику и принцип работы приборов.

Результаты работ заносятся в протоколы, при этом производятся необходимые расчеты, строятся графики, диаграммы.

По окончании работ предусмотрена их защита.

☺ Московский государственный машиностроительный университет «МАМИ» 2013г

Лабораторная работа № 1