vibivaemost (718422), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Для этого применялся копер, снабженный специальными при­способлениями (рис. 1).

Рис. 1. Приспособления для оценки выбиваемости смесей:

а — исследуемый образец; б — металлическая гильза; в — поддон;

г — боек.

На нижнем конце вертикального штока копра укреплялся боек диаметром 20 мм. При изготовлении бойка его острие дела­лось тупым, чтобы при длительном использовании сохранить стабильными размеры бойка. Для того чтобы обеспечить возмож­ность выхода разрушенной смеси из-под бойка, последний имел три продольных паза шириной 5 мм, расположенных по окруж­ности под углом 120°. Приспособление для определения работы выбиваемости имело комплект съемных грузов и кулачков, обес­печивающих возможность изменения высоты падения грузов. Таким образом, изменением веса падающего груза и высоты паде­ния последнего достаточно быстро и точно определяли работу, затрачиваемую на выбивку как очень слабых, так и прочных стержневых смесей.

Образцы высотой 30 мм и диаметром 50 мм, уплотненные тремя ударами на обычном копре, высушивались при 200° C в течение 20 мин или продувались углекислым газом в течение 45 сек. Затем они подвергались нагреву до различных заданных температур от 200 до 1400° C с интервалом 100—200° C, выдержи­вались при этой температуре в течение 40 мин и медленно охла­ждались в печи со скоростью 200—300°/ч.

Полученные образцы а (рис. 1) плотно, без зазора, встав­лялись в металлическую гильзу б, которая, в свою очередь, устанавливалась на поддон в. В дне поддона имелось отверстие диаметром 22 мм для свободного выхода бойка г, пробивающего образец а,

Работа, затраченная на выбивку («пробивку» образца), на­ходилась из следующей зависимости:

A = nGh

где A — работа, затраченная на пробивку опытного образца, в кГм;

n — число ударов бойка, необходимых для пробивки образца;

G — вес падающего груза в кг;

h — высота падения груза в м.

1.3.Изменение работы выбивки смеси в зависимости от температуры нагрева

По описанной методике образцы смесей при их нагреве и охла­ждении не испытывают сжимающих усилий, возникающих в стерж­нях при усадке отливок.

Поэтому в работе параллельно с испытанием образ­цов, подвергавшихся нагреву в печах, определяли выбиваемости смесей на опытных отливках плиты длиной 650 мм, шириной 200 мм и высотой 50 мм, в которую одновременно устанавливали четыре стержня из испытуемой смеси. В результате контрольных опытов были выбраны диаметры стержней с таким расчетом, чтобы отношение толщины стенки отливки к радиусу стержня составляло 0,5; 1,0; 2,0 и 4.0.

Опытные отливки весом 150 кг зали­вались при температуре 1550— 1580° C сталью 30Л. Температура нагрева стержней при разных соот­ношениях толщин стенок отливок к радиусам стер­ней приведена на рис. 2. Работа, затрачиваемая на выбивку стержней из от­ливок, определялась пос­ле полного их остывания с помощью переносного копра, аналогичного описанному выше.

Так как пленки склеивающие зерна напол­нителя в случае продува­ния смесей углекислым газом и в случае удаления влаги при нагреве отличаются, то

поэтому при изучении общих закономерностей условий выбивки стержней опыты проводились с образцами, продутыми углекис­лым газом в течение 45 сек, и с образцами, высушенными при 200º C в течение 20 мин. Смесь содержала кварцевый песок Люберецкого месторождения (1К025А)—100 весовых частей; жидкое стекло (модуль 2,7, удельный вес 1,48 г/см³)— 5 весо­вых частей; NaOH (10 %-ный раствор)—1 весовая часть.

Рис. 2. Влияние отношения толщины

стенки отливки из стали 30Л к радиусу

стержня на максимальную температуру стержня:

1-поверхности;2-вточке на расстоянии,

равном половине радиуса; 3-в центре.

Была установлена непосредственная зависимость работы A, затрачиваемой на выбивку образцов, от температуры их предва­рительного нагрева (рис. 3).

Как видно из этой зависимости, кривая, характеризующая работу выбивки A, имеет два максимума и два минимума.

Первый максимум соответствует исходному состоянию образ­цов, нагретых до 200º C и охлажденных, а также продутых CO . При последующем нагреве и охлаждении образцов работа, за­трачиваемая на их выбивку, непрерывно падает, достигая мини­мальных значений («первый минимум») в интервале 400—600° С.

Нагрев до более высоких температур вызывает новый значи­тельный рост работы, затрачиваемой на выбивку, которая дости­гает максимальных значений при 800° C («второй максимум»).

Из приведенных на рис. 3 зависимостей видно также, что работа, затрачиваемая на выбивку образцов, продутых CO , при всех температурах их пред­варительного нагрева оказа­лась ниже работы, затраченной на выбивку высушенных образ­цов.

Рис. 3. Работа, затраченная на выбивку

образцов из смесей с жидким стеклом:

1-высушенных при 200ºC; 2-продутых

CO .

Однако, если при первом максимуме работы разница весьма существенна, то при втором максимуме эта разница значительно уменьшается, а при обоих минимумах величина A практически одинакова. Это сви­детельствует о том, что при на­греве до в ысоких температур и охлаждении опытных образ­цов в смеси происходят одина­ковые или подобные процессы. На этом явлении подробно остановимся.

Наличие минимума работы, затрачиваемой на выбивку образ­цов, предварительно нагретых до температур, лежащих в интер­вале 400—600° C, приводит к мысли о возможности создания в стержнях условий, при которых связь между отдельными зернами наполнителя нарушалась бы после заполнения литейной формы жидким металлом и образования на отливке твердой корки и не восстанавливалась бы в процессе последующего охлаждения стержней. Для достижения этой цели могут быть использованы два пути.

Первый заключается в регулировании степени прогрева стержней с использованием для этого различных теплопровод­ных и теплоизоляционных смесей; второй — в значительном расширении благоприятного для выбивки интервала температур.

На практике приходится сталкиваться с очень большим диа­пазоном температур прогрева стержней — от минимальной в центре до максимальной (близкой к температуре заливаемого металла) — на поверхности. Однако для успешной выбивки стержня часто оказывается достаточно иметь легкую выбиваемость его основного объема, тогда наружная часть, соприкасающаяся с отливкой, довольно легко может быть удалена. Об этом свидетельствует, например, опыт применения оболочковых стержней из смеси с жидким стеклом, как правило не вызывающих затруднений при выбивке из отливок.

Была проверена возможность регулирования степени прогрева стержней с помощью материалов с различными теплофизическими свойствами. Однако введение в смеси с жидким стеклом 20% чугунной стружки , 10% окалины , применение в качестве наполнителя хромомагнезита и других высокотеплопроводных материалов, введение в смеси

Рис.4. Влияние толщины стенки отливки на условия нагрева стержней из смесей с жидким стеклом:

1— хромомагнезитовой; 2 — кварцевого песка и 10% асбеста;

3 — кварцевого песка и 20% чугунной стружки.

материалов (асбеста), тормозящих отвод тепла , не позволило существенно изменить температуру в центре стержней (рис. 4).

Для решения второй задачи необходимо было установить причины, определяющие зависимость работы, затрачиваемой на выбивку стержней, от температуры их предварительного нагрева.

Существенное различие работы, затраченной на выбивку высушенных образцов (рис. 3) в области первого максимума (исходное состояние), объясняется разли­чием природы пленок, связывающих зерна кварцевого песка. Небольшое увеличение прочности образцов, продутых углекислым газом и нагретых до 200° C, закономерно и объясняется краткой продолжительностью (45 сек) продувки образцов углекислым газом.

При последующем нагреве образцов до температур 400–600° C наблюдается значительное уменьшение работы, затрачивае­мой на выбивку образцов.

Важно отметить, что величина работы в этом интервале тем­ператур является минимальной и практически одинаковой как для образцов, предварительно высушенных, так и для образцов продутых CO . Пленка жидкого стекла обладает чрезвычайно высокой адгезией к кварцевым зернам. Это особенно сильно проявляется в условиях высоких температур, когда происходит химическое взаимодействие между щелочным силикатом натрия и поверхностью кварцевых зерен.

Учитывая когезионный тип разрушения смесей с жидким стеклом, изменение прочностных свойств смесей в условиях их нагрева и последующего охлаждения можно объяснить измене­ниями, происходящими в пленке жидкого стекла.

Вследствие различных температурных коэффициентов объем­ного и линейного расширения стекловидного силиката натрия и кварцевого песка при повторном нагреве и охлаждении высушен­ных образцов в пленке, склеившей зерна наполнителя, возникают напряжения, приводящие к образованию трещин, нарушающих её сплошность и снижающих прочность образцов на удар.

При нагреве образцов до 600° C и последующем охлаждении к напряжениям, возникающим вследствие различия температур­ных коэффициентов расширения пленки и зерна, добавляются напряжения, возникающие в результате модификации изменений кварца (переход α-кварца в β-кварц при 575° С).

Рис. 5. Работа, затраченная

на выбивку образцов:

1 и 2 – высушенных при 200º C

и повторно нагретых до 200º C и

соответственно до 400º C;

3 и 4 – продутых CO и затем на-

Характеристики

Список файлов реферата