Способ определения выбиваемости формовочных и стержневых смесей на образцах — SU 750318 (original) (raw)

Союз Советски кСоцмалистическмкРеспублик ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п 75 О 318 1) Дополнительное к авт. свид) 3 ая влено 06,01.78 (21) 2 217/25 - 02 1)Ч, Кл,3б 01 й 1/000 01 й 3/32//В 22 С 1/00 с присоединением заявки,% дэрстввииый камитеСССРделам изаорвтеиийи открытий 3) При те Опубликовано 23.07.80, БюДата опубликования описан) Заявите ена Трудового. Красного Знамен ский институт им. С. М. Киров Уральскийполитех) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫБИВАЕМОСТИ ФОРМОВОЧНЫХ И СТЕРЖНЕВЫХ СМЕСЕЙ НА ОБРАЗЦАХ 15аемости делятсяи по стандартным выби об образцам количсствсннаяти объединяет методы, ву выбиваемоеи принимаетзатраченная н сквозную По стандартнымоценка выбиваемоекоторых за величинся работа выбивки 1Изобретение относится к области определения свойств формовочных и стержневых сме сей, применяемых в литейном производстве. Под выбиваемостью понимают степень трудности удаления стержней или частей формы из остывшей отливки.Основными условиями приближения воспроизведения лабораторных условий выбивки к реальным, в которых находятся стержни в отливках к моменту выбивки, являются состав смеси, температура прогрева стержня, продолжительность выдержки при различных температурах, величина объемного сжатия стержня при усадке металла, скорость охлажде. иия стержня.Известные методы ив по технологическим р амобразцам.Чтобы воспроизвести в испытуемой смеси реальные условия литейной формы, используют технологическую пробу, т.е. отливку упрощенной конструкции, в большей или меньшей степени моделирующей какую. то группу отливок. Для изменения температуры прогрева спытуемои смеси технологические пробь изготовляют различных размеров или одногои того же размера, заливая опытный стерженьсплавами с различными температурами заливки, например, чугуном, медными и легкимисплавами с температурами заливки соответственно 1350, 1150 и 720 С. В качестве критерия оценки трудоемкости выбивки стержняобычно используют число ударов по отливке,необходимое для высыпания стержня. Поскольку до настоящего времени не существуетстандартных приборов для определения выби.ваемости, невозможно сопоставлять результаты, полученные разными исследователями,так как очень трудно без стандартных приборов создать одинаковые условия выбивкиопытных стержней. Кроме того, невозможнообъективно определить момент конца выбивкииз-за образования пригарной корки рззли пюйтолщины., пробивку термообработанного и охлажденногообразца с помощью специального копра, илиостаточная прочность нагретых и охлажденныхстандартных цилиндрических образцов 11.Определение выбиваемости путем сквозной5пробивки образца на специальном копре (ме.тод ЦНИИТМАШ) позволяет получить воспроизводимые количественные результаты, но неустраняет недостатки, свойственные методамопределения выбиваемости по стандартнымобразцам, так как опытные образцы при охлаждении и в момент испытания не находятся вусловиях сжатия, например двухосного сжатия,что приводит к существенному различию внапряженном состоянии смеси в процессе вы.бивки в реальной отливке и в процессе разрушения испытуемого образца; пробивка центраобразца специальным бойком отражает реальный процесс удаления стержней из отливокс применением отбойных молотков и не отражает целиком процессов разрушения стержнейпри выбивке на вибрационных решетках, таккак в этих случаях воздействие на смесь ввиде вибрации или ударов осуществляетсяне непосредственно, а через стенки отливкиили опоки,Известно также, что эксперименты выполняются с использованием планирования эксперимента 21.Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ определениявыбиваемости формовочных и стержневыхсмесей, заключающийся в том, что стандартныйцилиндрический образец отвержденной смесинагревают, охлаждают и разрушают в условияхдвухосного сжатия, после чего определяетсяостаточная прочность образца при испытаниина сжатие 131, Очевидно, что испытание образца на сжатие не отражает целиком процессовразрушения стержней при выбивке на вибрационных решетках.Цель изобретения - приближение условийиспытания к процессу разрушения реальныхстержней при выбивке на вибрационных решетках,Цель достигается тем, что производят формирование образца в жаростойкой тонкостенной гильзе, подвергают их совместной тепловойобработке с последующей вибрацией, прикладывая ударную нагрузку поочередно к диамет.рально противоположным сторонам гильзы наполовине высоты образца и перпендикулярнооси образца, с фиксацией времени на удалениеобразца из гильзы.Возможность определения работы выбивкичерез время выбивки следует из формулы:18 где С целью определения длительности выдержки испытуемых образцов в муфеле для воспроизведения температур прогрева реальных стерж 4А - работа, затраченная на выбивку;М - мощность оборудования, на кото.ром осуществляется выбивка;- время, необходимое для выбивки;- величина, постоянная для данноготипа испытательных устройств.При выбивке образцов на стационарном приборе, приводимом в движение двигателем постоянной мощности, работа выбивки пропорциональна времени выбивки и мерой выбиваемости может служить время выбивки.Вибрационное разрушение образцов целесообразно осуществлять на специальном устрой. стве, монтируемом жестко к подвижной части стандартного прибора для определения зернового состава песков модели 026 вместо набора сит. Частота ударов определяется частотой колебанийподвижной части прибора модели 026 и равна 10 Гц. Удары по гильзе направлены радиально, перпендикулярно оси образца и осуществляются поочередно с диаметрально противоположных сторон гильзы на расстоянии 15 мм от основания, Сила удара по гильзе равна 2,6 Н. При проведении опытов были использованы гильзы высотой 50 мм, в которых тремя ударами стандартного копра формировал. ся образец высотой 30 мм от основания.Предлагаемый способ может быть стандартизован по показателям времени выдержки в печи, температуры нагрева, времени охлаждения, но для целей оптимизации составов стержневых смесей режимы тепловой обработки должны подбираться с учетом температуры прогрева реального стержня, которая зависит не только от марки применяемого сплава и температуры заливки, но и от толщины стенки отливки и от времени охлаждения отливки до момента выбивки.Способ определения выбиваемости осуществляется применительно к песчано-глинистым смесям для стержней фасонных отливок санитарно. технической арматуры (отливки получают заливкой металла в металлические формы). При этом решается задача нахождения состава песчано-глинистой стержневой смеси, обладающей минимальной выбиваемостью.В качестве переменных факторов при иссле. довании выступают Х 1 - количество глины, вводимой в смесь; Х - влажность смеси; Х- количество песка освежения; Х, - температура прогрева образца. Влияние остальных факторов на выбиваемость в данных эксперементах не изучалось. Они были зафиксированы на определенных уровнях и в процессе всего эксперимента 21 не изменялись.7503.18 6выдержки в муфеле (4 мин) и температурапрогрева испытуемого стержня (225 С) принятыза середину интервала варьирования по четвертому фактору. В процессе эксперимента поматрице 2 реализовано 34 опыта, т,е. опытыпо матрице были продублированы, Уровнифакторов и интервалы варьирования представ. мя лены в табл, 1. Таблица 1 Нижний уровень Верхний уровень ОсновнойуровеньНатуральное обозначение Кодированноеобозна+1 челне Содержание глиныв смеси, %12 1,5 6,5 Влажность смеси, % 3,5 Количество пескаосвежения, % 15 20 10 Температура прогрева, С 75 300 225 150 Таблица 2 Выбиваемость А, с 1 1 Яф по матрице У но матрицеВыбиваемость, А с1 А, А А А 1 Ад А 11,0 9,9 10,4518,2 17,0 17,6 10 3,4 4,8 4,1 7,8 7,5 7,65 12 45,5 46,9 46,2 5неи с помощью встроенных термопар были произведены замеры динамики изменения температуры смеси реальных стержней и экспериментальных образцов. Замеры показали, что через 4 мин после заливки металла для получения изучаемой отливки или помещения об. раэца в муфель, прогретый до 800 С,. стержень прогревается одинаково, достигая 225 С. Вре 35Образцы для определения выбиваемости формируются тремя ударами стандартного копра в специальных тонкостенных (толщина стенки 3 мм) гильзах, изготовленных на жаростойкой стали.40Изготовленные образцы прогревались в муфельной печи 3 или 5 мин и после извлечения из печи охлаждались на воздухе 3 мин.Выбиваемость оценивается временем полного разрушения и удаления испытуемой смеси из гильзы. Выбивка образцов осуществляется на специальном устройстве, обеспечивающем пе- риодические удары по гильзе, за счет которых и происходит разрушение образца смеси, Для проведения испытаний устройство монтируется к подвижной части стандартного прибора для определения гранулометрического состава песков модели 026 вместо набора сит. Результаты опытов по определению выбиваемости приведены в табл, 2.750318 8Продолжение табл. 2 Выбиваемость А,с Мф по матВыбиваемость, А с У по матрице рице 1 1 А 2 А А А 5,35 5,2 5,5 13 21,0 21,5 20,5 4,1 3,9 14 3,05 ЗД. 3,0 6,9 7,8 8,7 15 3,6 2,7 2,5 30,0 3,5 28,5 4,85 4,7 5,0 6,2 17 13,6 12,6 14,6 6,7 6,6 18 6,65 3,9 3,45 3,0 пением 25 Регрессия, описывающая связь между выбиваемостью и составом смеси, представлена уравА,8Б х,+ 7,Ь х -2,6 х+ 4 Х 4+ 4 хх + 1 х,х + 2 х,х 4 2,5 х х 4-1 Ъхх 4 Данное уравнение записано в кодированном виде (х могут принимать значения от - 1 до +1), В данном уравнении все коэффициенты статистически значимые, Статистически.не значимые коэффициенты в уравнение не включены. 35Проверка однородности дисперсий воспроиз. водимости, расчет критических значений коэф. фициентов регрессии, проверка адекватности данного уравнения были проведены по соответствующим статистическим критериям и методи ке 2. Анализ данного уравнения, а также подобных уравнений, описывающих связь между основными физико-механическими свойствами емеси и ее составом, позволяет найти состав стержневой смеси, обеспечивающий выбиваемость на 30% лучшую, чем цеховая смесь.При этом составе и значения физико-механических свойств укладываются в технологические . нормы,Отсутствие в известном способе каких-либо данных о воспроизводимости результатов экс. периментов не позволяет сравнить значения коэффициентов вариации. нового и известного способов. Кроме того, в известном способе эа величину выбиваемости принимается значение55 осевого разрушающего усилия, и сравнение значений этого усилия с временем выбивки пред. ставляется не корректным. Достижение нового технического эффекта заключается не только в получении воспроизводимых результатов (хотя коэффициент вариации нового способа достаточно низок и не превышает 7%), но и главным образом в том, что в лабораторных условиях удается разрушать опытные стержни вибрационным способом, то есть не только состояние испытуемого образца подобно состоянию стержня в отливке, но и способ приложения знакопеременной нагрузки к стержню подобен реальному, достигаемому при выбивке форм и стержней иа вибрационных выбивных решетках.Таким образом, достигается приближение условий испытания к процессам разрушения реальных стержней при выбивке на вибрационных решетках. Формула изо брет ения Способ определения выбиваемости формовочных и стержневых смесей на образцах, изго. товленных из испытуемых смесей, включающий формирование образца, его нагрев и разруше. ние в условиях двухосного сжатия, о т л ич. а ю щ и й с я тем, что, с целью приближения испытаний к реальным условиям выбивки смесей из отливок на вибрационных решетках, производят формирование образца в жаростойкой тонкостенной гильзе, подвергают их совместной тепловой обработке и последующей вибрацией, прикладывая ударную нагруз. ку поочередно к диаметрально противоположным сторонам гильзы на половине высоты образца и перпендикулярно оси образца, с фиксацией времени на удаление образца из гильзы.750318 Составитель С, Тепляков Техред А, Куликовская Корректор М. Шарощи Редактор М, Ликович Заказ 4458/16 Тираж 1019 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 9Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Медведев Я; И., Валисовский И. В. Технологические испытания формовочных материалов. М., Машиностроение, 1973, с. 204;. 210. 10 2, Адлер Ю. П. и др. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий; М.,Наука, 1976,3, Авторское свидетельство СССР Иф 351126,кл. В 22 С 1/00, 6 01 й 3/32, 1970.

Смотреть

Способ определения выбиваемости формовочных и стержневых смесей на образцах