Контроль свойств формовочных материалов и смесей

Контроль свойств формовочных материалов и смесей. Все формовочные пески и глины контролируют по следующим показателям содержанию глинистых составляющих в песке зерновому составу песка содержанию кремнезема и химических примесей газопроницаемости, влажности. Огнеупорность формовочных песков проверяется обычно в местах добычи, т. е. на карьерах.

Формовочные глины тощие, полужирные и очень жирные контролируют по влажности, содержанию глинистых веществ, химическому составу и прочности.

Для испытания свежих формовочных материалов берут пробы от прибывшей на завод партии материала.

Определение глинистых составляющих в песке. Содержание глинистой составляющей в формовочных песках определяют отмучиванием. Навеску песка 50 г, высушенную при 105 110С, высыпают в литровую стеклянную банку, в которую наливают 475 см3 дистиллированной воды и 25 см3 однопроцентного раствора едкого натра НаОН. Банка устанавливается в прибор для взбалтывания рис. 34 и вращается в течение часа на этом приборе со скоростью 60 обмин. Рис. 34. Прибор для взбалтывания После этого банку снимают, доливают водой до уровня 150лш от дна и ставят на стол для отстаивания осадка.

Зерна песка оседают на дно сосуда, а глинистые составляющие остаются во взвешенном состоянии в растворе. После 10-минутного отстаивания слой мутной воды 125 мм удаляют сифоном. К оставшемуся в банке содержимому доливают воду до прежнего уровня, снова взбалтывают, дают вторично отстояться 10 мин, а затем воду удаляют сифоном. Снова доливают воды до уровня 150 мм, взбалтывают, отстаивают уже в течение 5 мин и удаляют сифоном мутную воду. Эти операции с 5-минутным отстаиванием повторяют до тех пор, пока вода в банке станет совершенно прозрачной, что указывает на полное удаление глины.

Оставшееся в банке фильтруют и полученный на фильтре песок сушат при 105 110С, после чего взвешивают с точностью до 0,01 г. Разница в массах этого остатка и первоначальной навески 50 г указывает на количество глины в песке. Рис. 35. Прибор для определения зернового состава песка электродвигатель 2 станина с эксцентриковым механизмом 3 - комплект сит 4 ударник Определение зернового состава песка.

Зерновой состав формовочных песков определяют просеиванием навески 50 г сухого без глинистого песка после отмучивания. Навеску песка просеивают на специальном приборе рис. 35. Прибор состоит из электродвигателя, эксцентрикового механизма, встряхивающего в горизонтальной плоскости столбик сит, расположенных в порядке уменьшения размеров ячеек сит 2,5 до сита 005. Сито 2,5 сверху накрывают крышкой, а снизу под сито 005 подставляют металлический тазик.

Прибор совершает около 300 колебаний в минуту. Во время работы прибора сверху по крышке сита ударяет приводной рычаг, совершающий 180 ударов в минуту. Время просеивания на приборе 15 мин, После просеивания набор сит снимается с прибора и взвешивают зерна песка, оставшиеся на каждом сите, а также и на тазике. Результаты взвешивания выражают в процентах от первоначальной навески 50 г. Точность взвешивания 0,01 г. Материал, прошедший сквозь все сита, остается в тазике.

Этот остаток также взвешивают и обозначают словом тазик или лоток. Рис. 36. Копер для изготовления образцов 1 - стойка 2 - груз 3 - кулачок 4 гильза Результаты ситового анализа сводят в таблицы или изображают графически в виде диаграммы зернового состава. На оси абсцисс откладывают номера сит а также фракцию или тазик, и глину, найденную отмучиванием, а по оси ординат количество зерен, оставшихся на разных ситах в весовых процентах.

Сумма остатков на всех ситах вместе с остатком на тазике и глиной должна составлять 100. Определение газопроницаемости свежих формовочных материалов и смесей. Газопроницаемость определяется пропусканием воздуха комнатной температуры через стандартный образец испытуемого материала, установленный на приборе. Образец изготовляется на лабораторном копре рис. 36. Формовочную смесь помещают в металлическую гильзу и уплотняют тремя ударами груза массой 6,35 кг, падающего с высоты 50 мм. Размеры цилиндрического образца d50 0,2 мм L500,8 мм. Образец вместе с гильзой переносят на прибор для испытания газопроницаемости смеси рис. 37. Через образец, находящийся в металлической гильзе, продувают 2000 см3 воздуха.

После определения давления воздуха в гильзе перед образцом и продолжительностью прохождения воздуха можно вычислить газопроницаемость смесей по формуле QL K , Fpt где Q-количество воздуха, прошедшего через образец, в см3 L-высота образца в см F - площадь поперечного сечения образца в см2 р-давление в полости прибора перед образцом в Гсм2 t-продолжительность протекания воздуха через образец в мин. Для быстрого определения газопроницаемости в пространстве между колпаком прибора и образцом включают диафрагмы с калиброванным отверстием диаметром 0,5 или 1,5 мм. Первую диафрагму применяют для испытания материалов с газопроницаемостью до 50, а вторую свыше 50. При работе с диафрагмой давление под колоколом при закрытом трехходовом кране должно быть 100 мм вод. ст. Воздух 2000 см3 проходит через отверстие диаметром 0,5 мм в течение 4,5 мин а через отверстие 1,5 мм в течение 0,5 мин. Рис. 37. Прибор для определения газопроницаемости 1 - основание 2 - бак 3 - плавающий колокол 4 - груз 5 - стержень 6 -направляющая трубка 7 - трехходовой кран 8 - затвор При определении давления можно подсчитать газопроницаемость для данной диафрагмы.

В справочниках или инструкциях к прибору даются таблицы определения газопроницаемости по давлению перед образцом, которыми и следует пользоваться при испытании.

Образец, испытанный на газопроницаемость, может быть использован для определения прочности на сжатие в сыром состоянии.

Определение влажности смеси. Навеску формовочной или стержневой смеси 50 г с точностью 0,01 г высушивают в сушильном шкафу при 105 110 С до постоянной массы. После охлаждения навеску взвешивают вторично. Потеря массы формовочной смеси в граммах по сравнению с первоначальной массой сырой навески, выраженная в процентах, указывает влажность формовочной смеси.

Влажность определяется по формуле Q-Q1 100 , Q где Q - навеска песка или смеси до сушки в г Q1 - навеска песка или смеси после сушки в г. На рис. 38 приведен прибор для ускоренного определения влажности с помощью воздуха, нагретого до 200 С. Навеска 10 г высыхает через 5 б мин. Прибор состоит из четырех одинаковых секций. Каждая секция представляет собой железную трубку, через которую сверху вниз продувается сжатый воздух. Воздух нагревается электроспиралями, находящимися внутри трубки, и продувается через навеску испытуемого материала, находящегося в алюминиевой чашечке с сетчатым дном. Рис. 38. Прибор для ускоренного определения влажности 1 стойка 2 нагнетательное устройство 3 вентили 4 термометр 5 подставки для чашечек с сетчатым дном 6 выключатели Определение прочности смеси.

В цеховых условиях производятся испытания на прочность в сыром и в сухом состояниях. Прочность на сжатие в сыром состоянии определяется на стандартном образце d502 мм, L 50 0,8 мм без гильзы на тех же образцах, которые применялись для определения газопроницаемости.

Предел прочности на сжатие уcж сырых образцов определяют на приборе рис. 39. Рис. 39. Прибор для определения прочности формовочной смеси на сжатие 1 - шкала 2 - груз 3 - каретка 4 - подставка для образца 5 - верхний упор Предел прочности формовочного песка или смеси при растяжении определяют на сухих образцах в виде восьмерок. Образец формуют в разъемном стержневом ящике и уплотняют тремя ударами груза на стандартном лабораторном копре.

Образцы высушивают, охлаждают и затем испытывают на растяжение на специальном приборе рис. 40. Образец восьмерка закрепляется в зажимах приспособлением, соединенным с рычагом прибора. На другом конце рычага подвешивается ведро, в которое сверху из воронки постепенно насыпается дробь. В момент разрыва образца падение дроби в ведро автоматически прекращается. По весу дроби можно вычислить прочность образца на растяжение по формуле P уcж , F где Р - сила, разрушающая образец, в кГ F - площадь сечения образца в см2. Для испытания образцов на сжатие, растяжение, срез и изгиб в сухом и влажном состояниях служит универсальный прибор.

Рис. 40. Прибор для испытания сухих образцов на разрыв 1 - зажимное приспособление 2 - передвижной груз 3 - рычаг 4 - воронка для дроби 5 ведро Определение прочности глины. Для определения прочности глины на разрыв изготовляют образцы восьмерки из кварцевого песка марки 1К02А с добавкой 10 испытуемой глины и 3 воды. Образцы-восьмерки сушат при 105 110 С. Для испытания образцов на сжатие во влажном состоянии их изготовляют цилиндрической формы, как и для определения газопроницаемости, т. е. d50 0,2 мм L 50 0,8 мм. В этом случае для образцов используют песок марки 1К02А с добавкой 5 глины и 6 воды. 4. ЛИТЬЕ ПОД ДАВЛЕНИЕМ Литье под давлением наиболее производительный способ изготовления относительно небольших отливок из цветных сплавов с высокой точностью по размерам и чистотой поверхности.

Отливки получают в стальных прессформах.

Расплавленный сплав заполняет пресс-форму под давлением поршня до 3000 кгссм2, быстро затвердевает и образует отливку. Затем прессформа раскрывается, готовая отливка удаляется толкателями. Наибольшее распространение получили поршневые машины с холодной или горячей камерой прессования. Поршневая машина с холодной горизонтальной камерой прессования рис. 218,а. Дозу расплавленного металла заливают в горизонтальную камеру прессования и подают поршнем 2 в прессформу, состоящую из двух полуформ подвижной 3 и неподвижной 4. Для образования полости в отливке применяют металлический стержень 5. После затвердевания отливки прессформа раскрывается и отливка удаляется при помощи толкателей 6. Давление поршня на жидкий металл составляет от 400 до 2000 кгссм2, масса отливок до 45 кг. Поршневая машина с холодной вертикальной камерой прессования рис. 218,6 развивает удельное давление на жидкий Металл до 3000 кгссм2. При заливке дозы расплавленного металла в камеру прессования 1 пята 2 нижний поршень -перекрывает литниковый канал 3 прессформы 4. При рабочем ходе прессующего плунжера 5 пята опускается вниз, открывая литниковый канал, металл запрессовывается в прессформу.

Далее плунжер и пята совершают движение вверх, пята отре зает от литника прессостаток и удаляет его из камеры прессования.

Одновременно с этим прессформа раскрывается, отливка удаляется толкателями, плунжер и пята возвращаются в исходное положение.

Рис. 218. Схемы машин для литья под давлением а с холодной горизонтальной камерой прессования б с холодной вертикальной камерой в с горячей вертикальной камерой Поршневые машины с холодной камерой прессования применяют для получения отливок из латуней, алюминиевых, магниевых и других цветных сплавов, а также стальных отливок. В отечественном литейном производстве все большее распространение получают машины с горизонтальной камерой прессования. В этих машинах меньше охлаждение жидкого металла и его гидравлическое сопротивление при заполнении формы.

Машины имеют на 10 20 более высокую производительность, проще в обслуживании. Поршневые маишины с горячей камерой прессования см, рис, 218, в развивают давление на металл 100 - 300 кгссм2. Особенность их устройства состоит в том, что камеру прессования 1 располагают в обогреваемом тигле с жидким металлом. При верхнем положении плунжера поршня через отверстия 2 сплав заполняет камеру. При движении плунжера 3 вниз он перекрывает эти отверстия, сплав под давлением заполняет полость прессформы 4. После затвердевания отливки плунжер возвращается в исходное положение, остатки металла из канала сливаются в камеру прессования.

Отливка удаляется из прессформы толкателями. Такие машины применяют для литья из свинцово-сурьмянистых, цинковых, магниевых и алюминиевых сплавов с невысокой температурой плавления .и мало агрессивных х материалам тигля и камеры прессования. Благодаря малому охлаждению сплава при заполнении прессформы на таких машинах можно производить очень мелкие детали - массой до нескольких граммов.

Предельная масса отливок составляет до 25 30 кг. Машины имеют очень высокую производительность до 3000 и более отливок в час при работе в автоматическом режиме. Особенности формирования отливок. При литье под давлением расплав заполняет прессформу с очень большой скоростью за доли секунды. При этом происходит быстрое закупоривание вентиляционных каналов прессформы и из ее полости не полностью удаляются воздух и газы, образующиеся от испарения и сгорания смазки.

В затвердевшей отливке появляется газовая пористость. В металлической прессформе расплав затвердевает очень быстро, что приводит к получению мелкокристаллического строения. При этом тонкие по сечению литники затвердевают раньше отливки, ее питание расплавом прекращается до завершения усадки. Усадка проявляется в том, что увеличивается объем газовых пор. Поэтому отливки имеют специфический дефект газоусадочную пористость.

Это приводит к снижению плотности отливок, понижению пластичности. Отливки нельзя подвергать термической обработке, так как при нагревании вследствие расширения газовых пор поверхность металла может вспучиваться. Для устранения газоусадочной пористости разработаны специальные мероприятия, к ним относится, например, применение вакуумирования полости формы и самого расплава. Автоматизация литья под давлением. По своей сущности литье под давлением является высокомеханизированным процессом.

Управление рабочими органами машины при прессовании, удалении отливки осуществляют с пультов или при помощи рычажных механизмов. Вручную выполняют такие операции, как заливка дозы сплава в камеру прессования, очистка поверхности прессформы от тонких пленок металла, смазка поверхности прессформы и камеры прессования. Наиболее трудоемкой и сложной из этих операций является заливка жидкого металла. Автоматически работающие машины для литья под давлением имеют специальные заливочно-дозирующие устройства.

Очистку поверхности раскрытых прессформ проводят обдувкой сжатым воздухом и перемещаемыми пневматическими устройствами металлическими щитками. Смазка после очистки наносится распылением специальными устройствами, работающими в автоматическом режиме. Автоматизация машин и операций обрубки литников, очистки заусенцев позволяет создавать в цехах автоматические линии с участками для литья под давлением. Технико-экономическая оценка. Литьем под давлением изготавливают отливки от нескольких граммов до десятков килограммов из алюминиевых, магниевых, медных и других цветных сплавов, реже из тугоплавкой стали.

Этот способ позволяет получать литые детали простой формы и сложные фасонные тонкостенные отливки. Нередко такие детали отправляют на сборку без механической обработки, лишь после зачистки заусенцев. Машины для литья под давлением, работающие в автоматическом режиме, имеют очень высокую производительность до 3000 и более отливок в час. К недостаткам способа относятся ограниченная масса отливаемых деталей примерно до 50 кг, высокая стоимость и сложность изготовления прессформ, трудность получения отливок со сложными полостями.

Отливки имеют газоусадочную пористость и их нельзя подвергать термической обработке. При получении отливок из тугоплавкой стали прессформы имеют небольшую долговечность. Наиболее экономически выгодным является литье под давлением в массовом производстве сложных фасонных, тонкостенных отливок из цветных сплавов деталей приборов, автомобилей, тракторов, самолетов и т. д. Литье под низким давлением до 1 ат применяют для получения тонкостенных крупногабаритных отливок рис. 219. Расплавленный сплав в электротигле поступает в форму с песчаным стержнем под давлением инертного газа на зеркало металла.

При извлечении затвердевшей отливки давление газа снимают. Рис. 219. Схема литья под низким давлением 1 - песчаный стержень 2 - отливка 3 - форма 4 - металл б - электронагреватели 6 - стальной металлом провод 7 тигель Список использованной литературы Технология литейного производства.

Титов Н.Д. МАШИНОСТРОЕНИЕ 1968, 388 стр. Технология металлов. Кнорозов Б.В. МЕТАЛЛУРГИЯ 1978, 904 стр. Технология автомобилестроения. М МАШИНОСТРОЕНИЕ 1975, 328 стр.