Способ испытания образцов формовочных смесей на сжатие при нагреве

 

СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ ФОРМОВОЧНЫХ СМЕСЕЙ НА СЖАТИЕ ПРИ (НАГРЕВЕ, включающий закрепление образца из испытываемой формовочной смеси в виде усеченного конуса на штоке, установку образца во внутреннюю конусную полость предварительно разогретого пуансона и нагружение образца через шток ргючетной нагрузкой , отличающийся тем, что, с целью приближения температурных .режимов испытания к эксплуатационным и равномерной передачи давления на поверхность образца, nepefi установкой образца во внутреннюю полость пуансона в нее вводят порцию легкоплавкого нюталла, расплавляют ее пуансоном и прижимают образец к пуансону, продавливая жидкий металл в зазор между пуансоном и образцом. (Л 00 САЭ 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„.SU„„1037134 А

3 G 01 N 3/18; В 22 С 1/00

T

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ::

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3434772/22-02 (22) 28,04.82 (46) 23,08.83. Бюл. 9 31 (72) Г.Г. Блинов (53) 620.16.162:621.742.4(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 335575i кл. G 01 N 3/20, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

9 787944, кл. 0 01 N 3/18, 1978. (54)(57) -СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ

„ФОРМОВОЧНЫХ СМЕСЕИ HA СЖАТИЕ ПРИ НАГРЕВЕ, вклкчающий закрепление образца из испытываемой Формовочной смеси в виде усеченного конуса на штоке, установку образца во внутреннюю конусную полость предваритытьно" разогретого пуансона и нагружение образца через шток расчетной нагрузкой, отличающийся тем, что, с целью приближения температурных режимов испытания к эксплуатационным и равномерной передачи давления на поверхность образца,-repel, установкой образца во внутреннюю полость пуансона в нее вводят порцию легкоплавкого металла, расплавляют .ее пуансоном и прижимают образец к пуансону, продавливая жидкий металл в зазор между пуансоном и образцом.

1037134

Изобретение относится к литейному производству, а именно к испытаниям механических свойств формовочных смесей литейного производства при нагреве.

Известен способ определения термических свойств формовочных смесей, заключающийся в том, что стандартный образец для испытания на изгиб устанавливают в нагружающее приспособление и вместе с приспособлением погружают в расплавленный металл таким образом, чтобы верхний конец образца остался над поверхностью расплава, обеспечивая, таким образом, выход газов 1 ).

Однако проведение испытаний в среде металлического расплава имеет такие отрицательные аспекты, как трудность работы с жидким металлом, невозможность совместить нагружение образца сжатием c,íåïîñðåäñòâåííûì контактом между нагружаемой поверхностью и теплоносителем (жидким металлом), Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ испытания образцов формовочных смесей на сжатие при нагреве, включающий закрепление образца из испытываемой формовочной смеси в виде усеченного конуса на штоке, установку образца во внутреннуюю конусную полость предварительно разогретого пуансона и нагружение образца через шток расчетной нагрузкой $2 ).

Однако известный способ не может обеспечить интенсивный режим нагрева образца, характерный для контактного слоя литейных форм, и не может обеспечить равномерность передачи цавления. на поверхность образца.

Целью .изобретения является приближение температурных режимов испытания к эксплуатационным и равномерная передача давления на поверхность образца.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу испытания образцов формовочных смесей на сжатие при нагреве, включающему закрепление образца из испытываемой формовочной смеси на штоке, установку образца во внутреннюю конусную полость пред-варительно разогретого пуансона и нагружение образца через шток расчетной нагрузкой, перед установкой образца во внутреннюю полость пуансона, в нее вводят порцию легкоплавкого металла, расплавляют ее пуансоном и прижимают образец к пуансону, продавливая жидкий металл в зазор между пуансоном и образцом.

На фиГ, 1 изображено взаимное расположение образца и пуансона до начала рабочего цикла испытания; на фиг. 2 - взаимное расположение образца и пуансона в процессе испытания на фиг. 3 — график испытаний образцов формовочнЫх смесей. установка состоит из огнеупорных элементов 1, которые одновременно

5 выполняют функции теплоиэоляторов и несущих конструкций, обеспечивающих точность расположения пуансона

2 относительно подвижного штока 3, предназначенного для крепления об10 раэца 4 формовочной смеси. Вокруг пуансона 2 навита спираль 5. .Нижнее отверстие пуансона 2 закрывает клапан б, который служит для удержания в рабочем пространстве пуансона 2 вводимого в него металла 7, = а также для удаления остатков образца 4 из рабочей полости пуансона после испытания. Чаша 8, установленная на станине 9, служит для улавливания расплава, вытекающего иэ по 0 лости пуансона 2 после испытания при подаче клапана б вверх для удаления;остатков образца из рабочей зоны пуансона.

Способ осуществляется следующим

25 ббразом.

Образец 4, представляющий собой усеченный конус с центральным отверстием, закрепляют на подвижном штоке 3. Нижнее отверстие пуансона

30 закрывают подвижным клапаном 6.

В рабочее пространство пуансона, расголоженного в нагревательном устройстве, вводят порцию легкоплавкого металла 7, нагревают пуансон

$5 .с введенным металлом до температуры испытания при помощи навитой вокруг пуансона спирали 5. Легкоплавкий металл при этом расплавляется, заполняя часть внутреннего объема пуансона. При перемешивании верхнего штока 3 вниз образец 4 упирается в пуансон 2, выполненный в виде полой втулки с внутренней поверхностью, имеющей конусность, совпадающую с конусностью рабочей поверхности образца, и изготовленный иэ материала, имеющего высокую теплопроводность,,.например из хромоалюминиевой стали.

Также, как и при испытании по из50 вестному способу образец 4 вдавливают, не разрушая.его, в пуансон 2. до тех пор, пока он не войдет в плотный механический контакт с пуансоном 2. Таким образом, характер нагружения контактной поверхности образца не изменяется. Однако рас-плав 7 заполняет неизбежные при контакте двух твердых тел местные зазоры и снижает термическое сопротивление контактной зоны, повышает интен60 сивность .теплового воздействия на образец со стороны пуансона. Помимо улучшения условий теплопередачи, наличие расплава в неровностях контакт. ных поверхностей способствует более

65 равномерной передаче давления на об1037134

Положительный эффект от использования предлагаемого способа заклю. чается в создании возможности испытания формовочных смесей в условиях высокоинтенсивного нагрева (термического удара), что максимально приближено к реальным условиям работы формовочной смеси в литейной форме. 3а счет этого повышается точность испытаний. Более совершенная методика исйытаний при выполнении исследовательских. работ позволит подобрать более совершенные по свойразец 4, снижает нежелательные в дан-. ном случае контактные напряжения °

После того, как в пространство между пуансоном и образцом продавилсяжидкий металл, образец 4. вдавливают в пуансон 2 с расчетной нагрузкой и 5 нагревают за счет тепла, аккумулированного пуансоном.

Выдерживают нагруженный образец 4 формовочной смеси при температуре испытания, определяют время, необходи 1(} мое для его разрушения, Для получения расплава используют сплав состава, %: Sn 70, Pb 23, Су 7.

Для определения эффективности предложенного технического решения и для оценки меры приближения температурных режимов испытания к эксплуатационным выбраны следующие условия испытания °

При нагреве образцов в эксплуатационных режимах образец опущен в расплав чугуна, = 1400 С; образец опущен в расплав алюмйння, t = 700 С. о

При режиме нагрева в условиях известного способа (без использования расплава) образец вдавлен в пуансон, изготовленный из хромита лантана, t пуайсона. = 1000 — 900 С; образец вдавлен в пуансон, изготовленный из хромоалюминиевой стали, t пуансона = 1200-1120.С.

При нагреве по редложенному спо- -go собу образец вдавлен в пуансон, изготовленный из хромита лантана и предварительно заполненный расплавом, t пуансона = 1000-900 С; образец вдав. лен в пуансон, изготовленный из хромоалюминиевой стали и предварительно . заполненный расплавом, t пуансона =

1200-1130ОС.

Таким Образом, способ опробован при использовании пуансонов, изготовленных из материалов, обладающих 4(} достаточной стойкостью в условиях испытания, и при этом существенно различающихся по своей тепловой активности

Указанные изменения температуры 45 пуансона в процессе испытания отражают тепловую инерцию испытательного устройства: за короткое время испытания передача дополиительного тепла от спирали к контактной зоне 5Q ,пуансона практически не.происходит и нагрев смеси осуществляется за счет тепла, аккумулированного в пуансоне. Пуансон из хромита лантана, . имеющего меньшую тепловую активность, 55

;захолаживается в большей степени,чем пуансон из хромоалюминиевой стали.

Сравнение полученных результатов показывает эффективность данного способа .(Фиг. 3, иллюстрирует зависимость температуры формовочной (} смеси в образце на глубине 1,5 мм от поверхности при контакте образца

*,c расплавом, с пуансоном или с пуансоном, содержащим расплав металла,Ъ:

Sn 70, Pb 23, Cu J. 65

При использовании расплава скорость нагрева смеси в начальный период увеличивается (кривые 9 3 и

95, Р 4 и Р 6): в первые 4 с в

2 раз а, а первые 8 с .в 1, 5 раз а.

При рассмотрении кривых 9 1 и Р 2, характеризующих эксплуатационные режимы нагрева, следует учитывать и разницу в исходных температурах ме-. таллов и пуансонов.

Приведенные экспериментальные .цанные показывают, что данное техническое решение позволяет существенно повысить интенсивность теплового воздействия на образец, сокра" . тить различие между испытательными и эксплуатационными режимами в начальный период нагрева примерно вдвое.

Характер нагрева образца при .более длительном (более 30 с} нагреве зависит or теплофизических- характеристик материала пуансона. Улучшение контакта между образцом и пуансоном в зто время уже не играет существенной роли. Однако более важной и слож. ной для решения задачей является моделирование режима нагрева литейной .формы именно в начальный момент испытания. Этим определяется ценность предлагаемого технического решения.

Изобретение может быть полезным при проведении научно-исследовательских работ в области изучения свойств формовочных смесей литейного производства при нагреве, так как в этом случае точность моделирования температурных режимов, достижение при испытаниях любых, даже самых интенсивных режимов нагрева, встречающихся в литейной форме, являются весьма важными, преобладающими требованиями.

Кроме того, применение способа упрощает проблему сохранения чистоты рабочей поверхности пуансона.

При механическом контакте образца и пуансона на поверхности последнего после удаления образца остаются частицы смеси, удаление которых затруднительно. При наличии в полости пуансона металлического расплава остатки смеси остаются в расплаве и чистка пуансона существен- но упрощается, 5 1037134

Г ствам составы смесей, которые при форм и получаемых в них отливок и, Использовании в производственных как следствие, уменыаить брак при условиях позволит повысить качество . литье.

1037134 )

Ф» ф з

Щ

Ф

Составитель В. Тарасов

Редактор С. Патрушева Техред T.Ôàíòà Корректор А. Тяско

Заказ 5996/44 Тираж 873 Подписное

ЭНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и Открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4