книги из ГПНТБ / Медведев Я.И. Технологические испытания формовочных материалов

Критерием оценки склонности смеси к образованию ужимин принимают продолжительность выдержки пробы в печи, после которой начинается отслоение поверхностных слоев проб.

Рис. 173. Технологическая проба для определения склонности смеси к образованию ужимин

Для выяснения поведения смеси при контакте с жидким ме­ таллом использовали полукруглую пробу (рис. 172), на которую выливали определенную порцию жидкого чугуна (1400° С). Со сфе­ рической части пробы металл полностью скатывается, что дает возможность после опыта визуально оценить состояние поверх­ ности пробы.

Оба метода X. Г. Левелинка (нагрев проб в печи и обливание полукруглой пробы металлом) дают качественно одинаковую

ванию ужимин использовал технологическую пробу П-образного

Левелинка. В обоих случаях формовочная смесь подвергается нагреву, не соприкасаясь с металлом. Однако метод Левелинка более прост, позволяет визуально наблюдать за технологической пробой и фиксировать момент отслаивания поверхностных слоев формы.

ющие напряжения. Естественно, что расширяющийся слой может выгибаться лишь в сторону полости формы (или в сторону незатвердевшего металла), отрываясь от основной массы смеси по зоне наименьшей прочности (во многих случаях это зона конденсации влаги). Поэтому склонность смеси к образованию ужимин пред­

при данном сжимающем усилии уменьшить вероятность образования ужимин можно увеличением прочности в зоне конденсации влаги.

Ранее указывалось, что, помимо расширения (или сжатия) поверхностного слоя причиной образования ужимин может быть га­

шиваемой смеси. Характеристикой данного материала служит время начала отслаивания покрытия при некотором заданном газовом давлении. Таким образом, испытание позволяет опре-

делить, какое дополнительное напряжение может воспринять ис­ следуемый материал, кроме возникших термических напряжений. Напряжения, создаваемые газовым давлением под поверхност­ ным слоем образца, являются растягивающими.

Принцип испытания ясен из схем опытной установки, пред­ ставленной на рис. 176. В кольце 1 находится образец из формо­ вочной или стержневой смеси 2, на который наносится слой по­ крытия 3. Кольцо с образцом прижимается гайкой 6 к подставке 5. Для уплотнения между подставкой и кольцом помещается асбе­ стовая прокладка 4. Газовое давление под образцом регулируется дроссельным вентилем 9 и замеряется манометром 8. Для нагрева образцов применяется электрическая печь 7 с рабочей камерой размером 130x230x280 мм. Температура печи может регулиро­ ваться; максимально достижимая температура 1400°. Измерение указанных температур производилось непосредственно под слоем покрытия хромель-алюмелевой термопарой с толщиной прово­ локи 0,3 мм.

р, гс/см2

Так как слой покрытия является пористым, то через него может проходить небольшое количество газа. Количество про­ ходящего газа контролируется газовым счетчиком (на рисунке не показан); этот контроль имеет цель предупредить излишний расход газа, с тем чтобы не снижать скорости нагрева образцов.

в качестве рабочего газа использовался азот. Кроме того, поток азота затруднял доступ кислорода из атмосферы к верхней стороне образца. Хотя потери газа в трубах, подставке и смесях обычно невелики, все же место замера давления должно быть по воз­ можности ближе к образцам.

Величину газового давления, необходимого для отскакивания покрытия, называют дополнительным напряжением отрыва. В прин­ ципе необходимое газовое давление может быть создано в любой момент нагрева образца до заданной температуры. Однако прак­ тически удобнее создавать нужное газовое давление до внесения образца в печь.

Результаты испытаний представляют в виде зависимости дополнительного напряжения отрыва от времени выдержки. Общая форма зависимости показана на рис. 177.

Если при нагревании создавать газовое давление под покры­ тием в разные моменты времени, то при испытаниях некоторых смесей (например, с масляными связующими) на кривой после точки В можно обнаружить максимум. Если создать газовое давление, как обычно, перед нагреванием образца, то произвести

Рис. 178. Приспособление для изготовления образ­ цов (а) и образец (б) для определения дополни­ тельных напряжений отрыва

измерение в точке С не удается, так как при любом давлении, пре­ вышающем рв, произойдет отрыв покрытия прежде, чем будет достигнут момент тв . Следовательно, при использовании этого метода испытания часть кривой после минимума до точки Е фак­ тически выпадает и поведение формовочного материала в течение некоторого отрезка времени остается неизвестным. С практиче­ ской точки зрения значимость этой части кривой невелика, так как наибольшая опасность повреждения стенки формы возникает в мо­ мент достижения минимума, который довольно четко проявляется на кривых. Этот минимум является до некоторой степени мерилом устойчивости стенок формы или стержня против образования ужимин.

В приспособлении, приведенном на рис. 178, смесь уплот­ няется в гильзе /, соединяющейся с кольцом 2. Испытуемая по­ верхность образцов образуется подставкой 3 с центральным выступом высотой до 0,5 мм; этим выступом подставка точно вхо-

смеси выбирают с таким расчетом, чтобы после трех ударов копра высота образца была равной 50 мм. После уплотнения смеси с по­ мощью ножа 4 отрезается образец 5. Затем образец вместе с коль­ цом подвергается сушке или отверждению.

Нанесение покрытия может осуществляться погружением в краску, обрызгиванием, заливкой или намазыванием. Тотчас после нанесения покрытия, пока оно еще в жидком состоянии, удаляется излишнее количество краски; при этом всегда удается получить покрытия одинаковой толщины.

В работе [193] критерием склонности смеси к образованию ужимин принималось взаимное расположение кривых свободного расширения смеси при нагреве и деформации смеси под разруша­ мм/мм ющей нагрузкой при данной тем­ пературе.

Известно, что кварцевые смеси более склонны к образованию ужимин, нежели оливиновые, хромитовые или другие смеси на основе материалов, не претерпевающих полиморфных превра­ щений при нагреве.

Для сокращения продолжительности проведения всего цикла опытов предлагается упрощенная методика, по которой разность

Считается, что смеси для стального литья не склонны к об­ разованию ужимин, если сила не превышает 23 кгс.

Естественно, что описанная выше зависимость склонности смеси

ОГНЕУПОРНОСТЬ

Ранее, в гл. X I были описаны некоторые методы определения температуры начала спекания формовочных смесей в связи с изу­ чением термического пригара. Известно, что начало спекания

При добавлении большинства неорганических связующих (глины, цемента, жидкого стекла и т. п.) температура начала спекания может существенно изменяться, и при реальных температу­ рах литейной формы можно встретиться со случаем не только спекания, но и оплавления достаточно больших участков формы.

Особенно часто это можно видеть при высокой температуре за­ ливки и при заливке тугоплавких металлов и сплавов. Естественно, что низкая огнеупорность формовочной смеси может быть причи­

Наиболее простым и распространенным методом определения огнеупорности металлургических футеровочных материалов яв­ ляется так называемый метод пироскопов. Однако в литейном производстве этот метод не нашел применения отчасти из-за трудности изготовления конусов стандартной величины.

Для изучения огнеупорности или процесса размягчения ли­ тейных формовочных смесей применяют высокотемпературный микроскоп [173], схема которого ясна из рис. 180. Аналогичный микроскоп описан в гл. X I как прибор для исследования смачи­ вания жидким металлом формовочных материалов.

В качестве образца используется цилиндр, изготовленный из исследуемой смеси, диаметром и высотой около 8 мм.

Максимальная температура нагрева, достигаемая в подобных микроскопах, 1800° С. В зависимости от конструкции микроскопы

могут нагревать образцы как в атмосфере воздуха, так и в кон­ тролируемой газовой атмосфере. Из-за сложности состава темпе­ ратуру плавления обычных формовочных смесей установить почти невозможно.

температура начала размягчения существенно зависит от продол­ жительности выдержки при данной температуре. Так при непре­

Очевидно, что температура начала размягчения (или плавле­ ния) смеси определяется не только прогревом образца и раз­ мягчением (или плавлением) отдельных компонентов смеси,

аразличными химическими реакциями между компонентами,

испытания сырых формовочных смесей на горячую податливость. «Литейное про­ изводство», 1970, № 3.

3. А л ь к а ц е р Ж- Н. Угол трения сырых формовочных смесей и его взаимосвязь с технологическими свойствами и с гидратацией глины. В сб. «26-й