12.3.5 Изготовление стержней на пескодувной (пескострельной) машине

1) Подготовить стержневой ящик и нанести разделительный состав. При надобности установить каркас и вставить шомполы для образования вентиляционных каналов.

2) Поставить собранный ящик на стол машины, предварительно отрегулированный на нужную высоту, под вдувные отверстия плиты у пескодувного резервуара.

3) Ящик прижать к резервуару поворотом рукоятки клапана управления.

4) Поворотом рукоятки произвести надув смеси, вернуть рукоятку в первоначальное положение освободить ящик.

5) Снять стержневой ящик, извлечь стержень и после осмотра отправить на сушку.

12.3.6 Изготовление стержней из жсс и хтс

1) Подготовить стержневой ящик, на рабочие поверхности нанести разделительное покрытие.

2) Подготовить стержневую смесь заданного состава (по указанию преподавателя) путем смешивания компонентов смеси в бегунах или смесителях.

3) Готовой смесью из смесителя заполнить стержневой ящик, уплотняя смесь легкими частыми ударами деревянного молотка по ящику.

4) Выдержать стержень в стержневом ящике в течение определенного времени (по указанию преподавателя), после чего извлечь стержень из ящика и оставить его для окончательного твердения на воздухе.

12.4 Оборудование, материалы и инструменты

Встряхивающая формовочная машина, пескострельная стержневая машина, бегуны, смеситель для приготовления ЖСС и ХТС, стержневые ящики, ручные трамбовки, гладилки, ланцеты, крючки, вентиляционные иглы, стержневая смесь, стальная проволока для изготовления каркасов, кварцевый песок, жидкое стекло, синтетическая смола, ДС-РАС, ортофосфорная кислота, феррохромовый шлак.

12.5 Содержание отчета

1) Наименование и цель работы.

2) Краткие теоретические сведения.

3) Описание технологических процессов изготовления стержней.

4) Составы и режимы приготовления стержневых смесей.

5) Эскизы стержневых ящиков и готовых стержней.

6) Выводы по работе.

12.6 Контрольные вопросы

1) Что такое литейный стержень?

2) Какие существуют стержневые ящики?

3) Технологический процесс изготовления стержней вручную из песчано-глинистой смеси или жидкостекольной смеси в неразъемном стержневом ящике.

4) Технологический процесс изготовления стержней вручную в разъемном стержневом ящике.

5) Технологический процесс изготовления стержней на встряхивающей машине.

6) Технологический процесс изготовления стержней на пескодувной (пескострельной) машине.

7) Технологический процесс изготовления стержней из ЖСС и ХТС.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 13

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА

РАЗОВЫХ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ

13.1 Цель работы

Изучение методики и определение теплофизических свойств формовочных и стержневых смесей заданного состава.

13.2 Общие указания

При заливке расплава в литейную форму происходит тепловое взаимодействие отливки с формой. Отливка отдает тепло и охлаждается, а форма принимает тепло и нагревается. Теплообмен между отливкой и формой однозначно определяется свойствами формы. В том случае, когда термическое сопротивление формы во много раз больше термического сопротивления залитого сплава и когда отливка находится в достаточно тесном контакте с формовочной смесью, лимитирующим звеном процесса охлаждения отливки является распространение тепла внутри формы.

Основными теплофизическими константами материала формы являются: коэффициент теплопроводности , объемная теплоемкость(,где

с - удельная теплоемкость, - плотность), коэффициент теплоаккумулирующей способностии коэффициент температуропроводности. Коэффициентыивыражаются соответственно формулами:

, (13.1)

, (13.2)

Зная любые три из перечисленных констант, и используя формулы (13.1) и (13.2), легко найти остальные константы.

Известно, что теплофизические свойства материалов существенно изменяются при изменении температуры. Литейная форма в тепловом отношении представляет собой анизотропное тело, тепловые свойства которого заметно изменяются в направлении потока тепла. При этом каждый элементарный слой по сечению формы или стержня имеет определенную температуру, которой соответствуют вполне определенные истинные значения теплофизических констант. На практике удается определить лишь среднее эффективное значение коэффициентов, которое учитывает не только неравномерность распределения температуры, но и прочие процессы, протекающие в форме (испарение влаги, горение связующих и т.п.). Определенное экспериментальным путем значение теплофизического свойства нельзя рассматривать как постоянную характеристику для данной литейной формы. Величина константы будет зависеть от типа и температуры заливаемого в форму сплава, толщины отливки, начальной температуры формы, плотности формовочной смеси. Кроме того, тепловые свойства формовочной смеси на одной основе (кварцевом песке, хромомагнезите и т.д.) будут, ощутимо изменяться при изменении влажности, величины зерна песка, природы и количества связующего и т.д.

При литье в разовые песчано-глинистые формы интенсивность процесса охлаждения отливки определяется в первую очередь теплоаккумулирующей способностью литейной формы . Изменением величины можно в широких пределах изменять скорость кристаллизации отливки и тем самым эффективно воздействовать на процесс ее формирования. Для изучения процесса перераспределения температуры в форме необходимо знать величину коэффициента температуропроводности формы , который характеризует температурное поле. Расчет коэффициентовипо формулам(13.1)и (13.2) осложняется тем, что теплопроводность и теплоемкость формовочных материалов существенно зависят от температуры и пористости последних и трудно поддаются непосредственному определению. Поэтому существует несколько методов прямого определения величины и. Наиболее подходящим для литейного производства является нестандартный методА. В. Лыкова, основанный на определении констант по температурному полю полуорганического тела, нагревающегося в контакте с испытуемым образцом. При этом теория метода значительно упрощается, если в качестве образца используется затвердевающая металлическая пластина при условии, что металл залит без перегрева и кристаллизуется при постоянной температуре, а в качестве соприкасающегося с ней тела применяется формовочная смесь. Преимущества этого метода в том, что формовочная смесь испытывается при условиях, близких к реальным условиям литья.

Методика сводится к довольно простым схемам: экспериментальной и расчетной. Величина коэффициента теплоаккумулирующей способности формы находится из уравнения теплового баланса по формуле

(13.3)

где - плотность заливаемого расплава, кг/м³;

- удельная теплота кристаллизации отливки, Дж/кг;

d - толщина отливки, м ;

- температура кристаллизации металла отливки ^oC;

- начальная температура формы (окружающей среды), °С;

- продолжительность кристаллизации металла, с.

Величины , инаходят по справочным данным. Для меди, алюминия и железа значения этих величин приведены втаблице 13.1.

Таблица 13.1-Теплофизические свойства некоторых металлов

Металл	, кг/м3	, кДж/кг	, оС
Медь Алюминий Железо	8510 2380 7225	214,0 394,0 278,0	1083 660 1539

Единственной величиной, требующей экспериментального определения, является продолжительность полного затвердевания , для нахождения которого необходимо получить кривую охлаждения отливки. Для определения коэффициента аккумуляции тепла формы заливают чистыми металлами или сплавами с малым интервалом кристаллизации, которые кристаллизуются при постоянной температуре. Это позволяет получить на кривой охлаждения сплава четко выраженную температурную остановку. При определении теплоаккумулирующей способности смесей, предназначенных для изготовления стальных отливок, формы заливают армко-железом, для отливок из чугуна - заливку ведут чистой медью, для отливок из алюминиевых сплавов - чистым алюминием. При этом температура плавления заливаемых металлов незначительно отличается от температуры плавления сплавов, для которых предназначены литейные формы, Кроме того, известны теплофизические параметры армко-железа, меди и алюминия, необходимые для расчета . Типичная кривая охлаждения и порядок определения по этой кривой показаны на рисунке 13.1.

Рисунок 13.1 - Кривая охлаждения отливки

Для определения коэффициента необходимо построить экспериментальную кривую изменения температуры формы в точке, расположенной на расстоянии x от поверхности отливки. Выбранная точка должна располагаться на небольшом расстоянии от поверхности (как правило, x10 мм). Значение коэффициента определяется:

, (13.4)

где - толщина стенки формы, м;

- время с начала заливки формы расплавом до конца кристаллизации, с;

- критерий Фурье.

Критерий Фурье определяют по таблице 13.2 в зависимости от относительной температуры V и отношения :

, (13.5)

где - температура кристаллизации металла,⁰С;

t - значение температуры формы в точке X в момент времени , °С.

При расчете можно воспользоваться любым значением температуры t формы, отвечающим меньшему отрезку времени, чем время полного затвердевания отливки.

По значению коэффициентов и определяют величину коэффициентов и:

(13.6)

(13.7)

Плотность материала формы определяется методом взвешивания отобранного от формы образца определенного размера.