Мех свойства смесей во влажном состоянии, методы испытаний, факторы влияющие на них пределы измерений для разных способов изготовления стержней.

Твердость характеризует способность поверхностного слоя форм или стержня противостоять проникновению более твердого тела (металлического шарика). Поверхностная твердость формы или стержня зависит от степени уплотнения смеси, количества и качества связующих материалов, а также от режимов их упрочнения. Оценку твердости производят с помощью специальных приборов-твердомеров и выражают в условных единицах.

Прочность характеризует способность смеси сохранять заданную конфигурацию полости литейной формы в период ее изготовления и транспортирования, а также при заливке. В соответствии с ГОСТ 29234–91 прочность смесей оценивают предельной величиной нагрузки, при которой разрушается уплотненный образец смеси. Различают прочность смесей во влажном, упрочненном, нагретом и прокаленном состояниях.

Прочность смеси во влажном состоянии зависит главным образом от количества и состояния содержащейся в ней глины, а также от величины влажности, зернового состава формовочного песка, степени уплотнения смеси и некоторых других факторов. На рис. 1.4 приведена схема методов оценки прочности смеси во влажном состоянии.

Наиболее часто прочность смеси во влажном состоянии оценивается при сжатии (см. рис. 1.4,а), реже при срезе (см. рис. 1.4,б), изгибе (см. рис. 1.4,в) и растяжении (см. рис. 1.4,г).

Рис. 1.4. Схема методов оценки прочности смесей во влажном состоянии: а – при сжатии; б – при срезе; в – при изгибе; г – при растяжении

 

Вопрос №26 Газопроницаемость песков и смесей.

Газопроницаемость – способность смеси, через единицу площади в единицу времени пропускать газ или воздух в объеме 2 литра.

Чем больше песка в формовочной смеси и чем он крупнее, тем выше газопроницаемость смеси. Газопроницаемостью обладают материалы с открытыми порами. Величину газопроницаемости пористых материалов определяют по формуле, основанной на законе фильтрации Дарси: К =V•h/F•∆p•τ, где К- Газопроницаемость; V - объем воздуха, проходящего за время τ через образец с поперечным сечением F и высотой h при перепаде давлений ∆p.

Определение прочности смесей. Прочность смесей на сжатие во влажном состоянии определяется на стандартных образцах диаметром и высотой 50 мм, прошедших испытание на газопроницаемость. Образец помещается на прибор и подвергается постепенно увеличивающемуся сжатию силой Р до разрушения.

Прочность смесей на разрыв в сухом состоянии определяют на специальном фасонном образце «восьмерке» который разрывается при определенной, постепенно возрастающей силе Р.

Через образец пропускают воздух и по времени прохождения воздуха через образец и по давлению, которое образуется перед образцом, судят о газопроницаемости смеси. Газы (воздух) проникают через поры, которые образуются между зернами песка.

Для форм, подвергающихся сушке в печах, к формовочной смеси добавляют мелкие опилки, солому, торф и другие вещества, способные при сушке сгорать и увеличивать газопроницаемость смеси благодаря образованию в ней мелких пор.

Формовочные смеси для обычной ручной и машинной формовки состоят из песка (основа смеси), связующих (глина, вода), противопригарных добавок (молотый каменный уголь, пылевидный кварц, маршалит, мазут), добавок, повышающих податливость и газопроницаемость смеси (древесные опилки, сульфитно-спиртовая барда), которые при соприкосновении с жидким металлом выгорают, образуя в смеси поры

Формовочные смеси для обычной ручной и машинной формовки состоят из песка (основа смеси), связующих (глина, вода), противопригарных добавок (молотый каменный уголь, пылевидный кварц, маршал-лит, мазут), добавок, повышающих податливость и газопроницаемость смеси (древесные опилки, лигносульфо-нит), которые при соприкосновении с жидким металлом выгорают, образуя в смеси поры.

На свойства ЖСС влияют различные факторы. Газопроницаемость смеси увеличивается по мере спадания пены и после упрочнения образца возрастает до 400 ед. Устойчивость пены меси составляет примерно 10 - 20 мин; она может быть уменьшена в 1 5 - 3 раза при введении в жидкую композицию до 1 - 3 % пе-ногаснтеля (керосина), а также при повышении температуры окружающего воздуха и при уменьшении дисперсности наполнителя смеси.

Наиболее широко используют высококачественный мелкозернистый кварцевый песок с минимальным содержанием глины. Наличие глины уменьшает газопроницаемость смеси и приводит к дополнительному расходу связующего - смолы. При крупнозернистом песке ухудшается чистота поверхности отливок. В некоторых случаях для улучшения чистоты поверхноепь и улучшения качества форм, повышения их прочности, термической стойкости в смесь вводят окись магния (до 2 %), хромомагнезит и другие специальные добавки. Наиболее качественным связующим для оболочковых форм является пульвербакелит (связующее ПК-104) - фенолформальде-гидная смола с добавками уротропина. При нагреве 70 - 80 С такая смола размягчается, при 100 - 120 С плавится, превращаясь в клейкую жидкость. Поверхность зерен песка покрывается тонкой пленкой смолы. При дальнейшем нагреве до 200 - 250 С смола необратимо твердеет, обеспечивая высокую прочность оболочковой формы. При еще более высоком нагреве - выше 400 - 450 С - смола начинает выгорать, что приводит к снижению, а затем к полной потере прочности форм-оболочек.

27. технологические свойства смеси, методы определения и еденицы измерения.

Уплотняемость – это способность смеси уменьшать свой первоначальный объем под воздействием внешних сил. Уплотняемость песчано-глинистых смесей зависит от содержания воды и глины и от их соотношения. Оценку уплотняемости производят по разнице объемов навески смеси до и после уплотнения, отнесенной к первоначальному ее объему, и выражают в процентах. Уплотняемость определяют по ГОСТ 23409.13–78.

Текучесть – это способность смеси под воздействием внешних сил заполнять труднодоступные полости в модельной оснастке, обеспечивая равномерное уплотнение формы или стержня. Значение текучести тесно связано с величиной прочности смеси во влажном состоянии, при этом чем меньше эта величина, тем выше текучесть смеси во влажном состоянии. Для оценки текучести песчано-глинистых смесей используют методику (ГОСТ 23409.17–78), основанную на замере твердости торцевых поверхностей уплотненного цилиндрического образца (рис. 1.6) в точках а и б.

Рис. 1.7. Схема прибора для оценки прилипаемости смесей:

1 – воронка для дроби; 2 – приемная чаша; 3 – пуансон;

4 – конусная гильза; 5 – образец смеси

Расчет прилипаемости смеси производят по формуле

Пр = P / S,

где P – усилие отрыва образца, Н; S – контактная поверхность образ-

ца, м2.

Гигроскопичность характеризует способность формы или стержня впитывать влагу из окружающей среды. Оценка гигроскопичности основана на определении массы влаги, поглощенной сухой смесью. (ГОСТ 23409.10–78). Стандартный образец смеси диаметром и высо-

той 50 мм сушат и взвешивают, помещают в эксикатор на фильтровальную бумагу, помещенную на влажный песок, и выдерживают в течение 2 ч, после чего снова взвешивают.

Испытание проводят на трех образцах. Гигроскопичность (Х) в процентах вычисляют по формуле

1 2

M

M − M

X = 100,

где М1, М2 – масса образца до и после сушки. Значение гигроскопичности связано с природой и количеством связующего материала смеси. Например, водорастворимые связующие материалы (лигносульфонаты, декстрин, патока и др.) придают смеси высокую гигроскопичность. Смеси с водонерастворимыми связующими материалами имеют низкую гигроскопичность.

Живучесть – это продолжительность сохранения смесью своих физико-механических свойств. Значение ее зависит от природы связующего материала смеси, а также от интенсивности уменьшения в ней влаги. Например, смеси с высокомодульным жидким стеклом

обладают малой живучестью. Для ее повышения в состав смесей вводят добавку водного раствора едкой щелочи, которая снижает модуль жидкого стекла. За показатель живучести холоднотвердеющих (упрочняющихся без теплового воздействия) смесей обычно приме-

няют продолжительность промежутка времени (в минутах), по прошествии которого значение ее прочности снижается на 30% от максимального.

Осыпаемость характеризуется способностью поверхности формы или стержня не разрушаться при транспортировании, сборке и залив-ке формы. Значение осыпаемости связано с количеством и природой связующего материала, а также с режимом сушки форм и стержней.

Для уменьшения осыпаемости песчано-глинистых форм в состав смеси обычно вводят добавки лигносульфонатов. В соответствии с ГОСТ 23409.9–78 оценку осыпаемости смеси производят по величине потери массы стандартным образцом, помещенным во вращающийся сетчатый барабан, при этом величину осыпаемости выражают в процентах и рассчитывают по формуле

100,

М

О М М

0 − 1

=

где М0 и М1 – масса образца до и после испытания, г.

Податливость – это способность формы или стержня деформироваться под воздействием усадки отливок. Степень податливости смеси зависит от природы огнеупорной основы, от количества и природы связующего материала, а также от степени уплотнения смеси.

Например, сильно уплотненные смеси с большим количеством глины малоподатливы. Для улучшения податливости в состав вводят древесные опилки и другие добавки.

Огнеупорность характеризует способность смеси не оплавляться под действием высоких температур. При недостаточной огнеупорности смеси происходит оплавление и спекание отдельных ее компонентов с образованием крупных пор, приводящих к формированию повышенного пригара на отливках. Значение огнеупорности смеси зависит от минералогического, гранулометрического и химического состава формовочного песка и глины. В соответствии с ГОСТ 4069–69 для оценки огнеупорности из смеси изготавливают образцы в виде трехгранных пирамидок. Величину огнеупорности смеси определяют по температуре, при которой вершина образца в процессе размягчения и оплавления смеси коснется уровня его основания.

Пригораемость – это способность поверхностного слоя формы или стержня противостоять прочному сцеплению с металлом отливки. Степень пригораемости смеси зависит от многих факторов, в том числе от пористости смеси, химической инертности ее огнеупорной

основы. Уменьшения пригораемости смеси достигают введением в ее состав противопригарных и высокоогнеупорных материалов (ка16 менный уголь, мазут, маршалит и др.), применением специальных защитных покрытий, наносимых на поверхность форм и стержней.

Выбиваемость характеризуется способностью стержней удаляться из внутренних полостей при выбивке и очистке отливок. Значение выбиваемости зависит главным образом от природы и количества связующего материала в смеси, от интенсивности температурного и

силового воздействия металла отливок на стержень. Смеси с неорганическими связующими материалами, например, с жидким стеклом, имеют затрудненную выбиваемость вследствие их прочного спекания в период затвердевания отливки в форме. Хорошую выбиваемость имеют смеси с органическими, легковыгорающими и некоксующимися связующими материалами. Оценку выбиваемости смеси производят по величине работы, затрачиваемой на пробивку специальным бойком стержня, залитого сплавом. Работу выбивки определяют по формуле

А = n · G · h,

где n – число ударов, необходимое для пробивки стержня;

G – масса падающего груза, кг;

h – высота падения груза, м.

Долговечность характеризует способность смеси, после соответствующей подготовки, повторно использоваться для изготовления форм без введения добавок свежих формовочных материалов. Долговечность смеси зависит от интенсивности температурного воздействия жидкого сплава, от природы огнеупорной основы и связующего материала смеси. Наибольшей долговечностью обладают песчаноглинистые смеси. Оценку долговечности смеси производят по числу

циклов ее использования, обеспечивающему сохранение смесью физико-химических свойств и получение качественных отливок.

 

28.классификация смесей (1 и 2 (3 признака)классификация).Теплофизические своства.влияние их на качество отливок.

В соответствии с ГОСТ 2138–91 все формовочные пески, в зависимости от массовой доли глинистой составляющей (частиц глинистых материалов и обломков зерен кварца и других минералов размером менее 0,02 мм), подразделяют на кварцевые (К), тощие (Т) и жирные (Ж). Кварцевые и тощие формовочные пески подразделяют на группы в зависимости от массовой доли глинистой составляющей, диоксида кремния, коэффициента однородности и среднего размера зерен, жирные – от предела прочности при сжатии во влажном состоянии и среднего размера зерна. Кварцевые пески (табл. 3.1–3.4) содержат до 2,0% глинистой составляющей.

Таблица 3.1

Массовая доля глинистой