Способ определения податливости стержневых или формовочных смесей

Авторы патента:

Евлампиев Анатолий Александрович (RU)

G01N3/18 - при высокой или низкой температуре

Владельцы патента RU 2398207:

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" (RU)

Изобретение относится к литейному производству, а именно к способам технологического контроля при определении физико-механических свойств стержневых и формовочных смесей. Техническим результатом заявляемого изобретения является упрощение и расширение функциональных возможностей способа определения податливости стержневых и формовочных смесей. Способ определения податливости стержневой или формовочной смеси включает: предварительное изготовление литой кольцеобразной технологической пробы, внутреннюю цилиндрическую полость которой выполняют эксцентрично относительно пробы с помощью стержня из испытуемой стержневой или формовочной смеси; выполнение симметричной треугольной канавки вдоль образующей на поверхности пробы, расположенной на линии пересечения плоскости, проходящей через ось пробы и ось внутренней цилиндрической полости, и поверхности пробы; разрезание пробы симметрично образующей, по которой выполняли канавку; измерение расстояния между кромками канавки после разреза и до разреза, определение величины изменения расстояния между кромками канавки, по которой судят о податливости смесей. 1 ил., 1 табл.

Известно, что по величине остаточных напряжений в отливке можно судить о податливости стержневых смесей, используемых для получения отливки (Валисовский И.В., Медведев Я.М. «Технологические испытания формовочных материалов» - М., Машиностроение, 1973, Балинский В.В. и др. «Проба на податливость.- Литейное производство, 1975, № 12, c.17).

Известны многочисленные способы определения податливости стержневых и формовочных смесей, в которых используется эффект влиянии податливости стержневых и формовочных смесей на величину остаточных напряжений в материале.

Так, известен способ определения податливости стержневых или формовочных смесей по авторскому свидетельству SU 1677574, МПК⁵ G01N 3/16. При реализации способа изготавливают литую кольцеобразную технологическую пробу, внутреннюю полость которой выполняют из исследуемой смеси. Разрезают пробу и осуществляют последовательное снятие слоев с ее внутренней поверхности. При снятии каждого слоя определяют изменение вследствие разрезки и снятия слоев величины суммарного напряжения в кольцевой отливке, по которому оценивают податливость исследуемой смеси. Однако этот способ достаточно сложен и требует специального оборудования.

Наиболее близким к заявляемому является способ определения податливости стержневых и формовочных смесей по авторскому свидетельству SU 1404883, МПК⁵ G01N 3/16, включающий изготовление литой кольцеобразной технологической пробы, внутреннюю полость которой выполняют из испытуемой стержневой или формовочной смеси, разрезание литой пробы по образующей с последующим определением податливости путем измерения разности между наружными диаметрами технологической пробы до и после ее разрезки. Параметр разности диаметров характеризует величину технологических остаточных напряжения в литой пробе, которые определяют возможность образования в отливке таких распространенных дефектов, как горячие трещины и коробление. При варьировании составов сплавов и смесей склонность к короблению может быть оценена количественно. Способ позволяет значительно упростить определение податливости, т.к. не требует применения специальных устройств.

Однако известный способ недостаточно точен и достоверен, так как величины значений изменения диаметров до и после разрезания технологической пробы слишком малы, что объясняется тем, что две самые отдаленные друг от друга точки кольца могут ощутимо отдаляться друг от друга только при наличии в отливке очень больших напряжений.

Невозможно применить данный способ для оценки податливости форм и стержней при литье в песчано-глинистые формы испытуемых при заливке черных сплавов, в том числе сталей. Сталь залить в песчано-глинистую форму с толщиной стенки 4,5 мм является технологической проблемой из-за низкой текучести, а значит невозможно предлагаемым способом оценить действительную податливость стержней при получении отливок из стали в условиях прогрева до 1580°С.

Техническим результатом заявляемого изобретения является упрощение и расширение функциональных возможностей способа определения податливости стержневых и формовочных смесей.

Этот технический результат достигается тем, что способ определения податливости стержневой или формовочной смеси, включающий предварительное изготовление литой кольцеобразной технологической пробы, внутреннюю цилиндрическую полость которой выполняют с помощью стержня из испытуемой стержневой или формовочной смеси, разрезание пробы, измерение размеров пробы до и после разрезания, определение величины изменения размеров, по которой судят о податливости смесей, предусматривает эксцентричное выполнение внутренней цилиндрической полости относительно оси пробы, а также выполнение симметричной треугольной канавки вдоль образующей на поверхности пробы, расположенной на линии пересечения плоскости, проходящей через ось пробы и ось внутренней цилиндрической полости, и поверхности пробы, а разрезание пробы выполняют по канавке так, что образуют кромки канавки, расположенные на поверхности пробы, симметрично образующей, по которой выполняли канавку, а в качестве величины изменения размеров, по которым судят о податливости смеси, используют разницу расстояния между кромками после разреза и до разреза.

Способ поясняется чертежом, где 1 - технологическая кольцевая проба, 2 - внутренняя цилиндрическая полость, расположенная эксцентрично относительно пробы, 3, 4 - оси симметрии пробы и внутренней полости, 5 - образующая, расположенная на линии пересечения плоскости, проходящей через ось пробы 3 и ось внутренней цилиндрической полости 4, и поверхности пробы, 6 - канавка треугольной формы, 7 -линия разреза, 8 - кромки канавки, 9 - кромки после разреза.

Способ реализуется следующим образом. В лабораторных или производственных условиях в литейной опоке по модели технологической пробы изготавливают цилиндрическую форму. Проставляют испытуемый цилиндрический стержень из смеси исследуемого состава эксцентрично форме и накрывают форму. После заливки сплавом и охлаждения получается отливка технологической пробы. Проба очищается, отделяется механическим способом литниковая система. По образующей на поверхности пробы, расположенной на линии пересечения плоскости, проходящей через ось пробы и ось внутренней цилиндрической полости, и поверхности пробы, выполняют надрез в виде канавки треугольной формы с вершиной, расположенной в начале выполнения надреза на этой образующей. При этом формируются две кромки на поверхности пробы - две другие вершины треугольника. Разрезание пробы выполняют по этой же канавке, начиная с линии, проэцирующейся в вершину треугольника, находящуюся в глубине пробы. В качестве величины изменения размеров, по которым судят о податливости смеси, используют разницу расстояния ЛЕ между кромками после разреза Е и до разреза Е₀(ЛЕ=Е-Е₀). Производят замеры ручными или автоматизированными инструментами. Изменение расстояния между выступами ЛЕ=Е-Е0, как и в прототипе, характеризует величину остаточных напряжений в отливке и податливость испытуемого стержня. Параметр оценки внутренних напряжений в отливке путем определения изменения расстояния между кромками канавки до и после разрезки или величины зазора в разрезанной технологической пробе является в конечном итоге основным показателем податливости стержня. Из приведенных данных (см. табл.1) следует, что между материалом стержня (составом смеси) и изменением величины расстояния между выступами (величины зазора после разрезки) существует зависимость (близкая к линейной), что является показателем податливости стержня или формы, результатом влияния податливости стержня на величину напряжений, возникающих в отливке в процессе затвердевания из-за усадки металла. Таким образом, предлагаемый способ дает однозначную оценку податливости стержней и форм, отражая как качественную, так и количественную оценку показателя податливости.

Таблица.1
Состав стержневой смеси	Расстояние между кромками канавки, мм
до разреза	после разреза	разница
смесь №1	29,52	29,68	0,16
смесь №2	29,02	29,55	0,53
смесь №3	27,33	27,47	0,14
смесь №4	29,18	29,28	0,1
Где:
смесь №1 - холодно-твердеющая смесь следующего состава:
Смола фенольная - 2 мас.ч.
Отвердитель - бензолсульфаткислота 1 мас.ч.
Опилки - 0,5 мас.ч.
Песок кварцевый - остальное
Смесь №2 - холодно-твердеющая смесь следующего состава:
Смола фенольная - 2 мас.ч. Бензосульфаткислота -1 мас.ч. Песок кварцевый - остальное
Смесь №3
Смола фенольная - 1 мас.ч Смола изоционатная - 1 мас.ч. Песок кварцевый - остальное. Отверждение продувкой триметиламином
Смесь №4
Крепитель КО - 3 мас.ч. Лигносульфонат технический - 3 мас.ч. Упрочнение тепловой сушкой при температуре 220°С

Таким образом, заявляемый способ дает однозначную оценку податливости смесей, отражая как качественную, так и количественную оценку показателя податливости смесей, так как именно по размерам после разрезки пробы по образующей характеризуется величина технологических остаточных напряжений (чем больше размер, тем больше остаточные напряжения, которые связаны с деформацией литейной формы. При этом определяют также возможность образования в отливках таких распространенных дефектов, как горячие трещины и коробление.

Внутренние остаточные напряжения, образовавшиеся в результате низкой податливости смесей, помимо горячих трещин, если величина их не критическая, могут оказывать влияние на коробление отливок. Заявляемый способ позволяет количественно оценить склонность к короблению пробы при варьировании составов сплавов и смесей. Кроме того, способ не требует применения специальных устройств, приспособлений, источников питания и других конструкций.

Способ определения податливости стержневой или формовочной смеси, включающий предварительное изготовление литой кольцеобразной технологической пробы, внутреннюю цилиндрическую полость которой выполняют с помощью стержня из испытуемой стержневой или формовочной смеси, разрезание пробы, измерение размеров пробы до и после разрезания, определение величины изменения размеров, по которой судят о податливости смесей, отличающийся тем, что внутреннюю цилиндрическую полость выполняют эксцентрично относительно оси пробы, а вдоль образующей на поверхности пробы, расположенной на линии пересечения плоскости, проходящей через ось пробы и ось внутренней цилиндрической полости, и поверхности пробы, выполняют симметричную треугольную канавку, разрезание пробы выполняют по канавке так, что образуют кромки канавки, расположенные на поверхности пробы, симметрично образующей, по которой выполняли канавку, а в качестве величины изменения размеров, по которой судят о податливости смеси, используют разницу расстояния между кромками после разреза и до разреза.

Изобретение относится к методам испытаний конструкционных материалов. .

Термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов // 2367926

Изобретение относится к испытательной технике. .

Способ выделения слоя поверхностного старения пластмасс // 2356025

Изобретение относится к области исследования поверхности материалов и может быть использовано для определения границы охрупченного слоя поверхностно стареющих пластмасс.

Способ определения долговечности конструкционных материалов в агрессивных средах и устройство для его осуществления // 2320972

Изобретение относится к технике испытания конструкционных материалов. .

Машина для испытаний образца из материала с памятью формы // 2292030

Изобретение относится к испытательной технике. .

Установка для определения стойкости пуансонов, предназначенных для выдавливания при повышенных температурах // 2284024

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для определения стойкости пуансонов различных конструкций, применяемых при полугорячей и горячей штамповке.

Устройство для испытания плоских ленточных кабелей на прочность // 2272273

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для испытания плоских ленточных кабелей на прочность. .

Установка для механических испытаний материалов в различных средах при высоких температурах и давлениях // 2240531

Изобретение относится к механическим испытаниям материалов на растяжение, сжатие и изгиб в различных средах при высоких температурах и давлениях. .

Установка для испытаний листовых материалов на растяжение // 2227282

Изобретение относится к области испытательной техники, предназначенной для испытаний листовых материалов на растяжение. .

Способ ускоренного определения долговечности резин // 2219521

Изобретение относится к методам исследования механических свойств резин. .

Устройство для исследования конструкционных материалов на возгорание в среде газообразного окислителя, содержащего частицы различных материалов (варианты) // 2398208

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам исследования образцов конструкционных материалов (КМ) в среде газообразного окислителя при различных давлениях и температурах

Установка для механических испытаний образцов из делящихся материалов при повышенных температурах // 2400728

Изобретение относится к механическим испытаниям на растяжение материалов, кратковременную ползучесть при растяжении в вакууме при повышенных температурах

Установка для испытания образца из материала с памятью формы при сложном напряженном состоянии // 2476854

Изобретение относится к области испытаний материалов с памятью формы при циклических, тепловых и механических воздействиях

Способ определения термомеханических характеристик материалов с памятью формы // 2478928

Изобретение относится к способам определения термомеханических характеристик материалов с памятью формы, температур фазовых превращений, величины эффекта памяти формы и может быть использовано в различных областях техники

Способ определения прочности соединения стоматологического восстановительного материала с твердыми тканями зуба и устройство для его реализации // 2489112

Изобретение относится к стоматологическому материаловедению и может быть использовано для определения прочности соединения стоматологических восстановительных материалов (стоматологических реставрационных материалов) с твердыми тканями зуба пациента - дентина и эмали, в т.ч

Способ определения склонности к образованию трещин при повторном нагревании // 2502061

Использование: для определения склонности материала к образованию трещин при повторном нагревании. Сущность заключается в том, что выполняют измерение длины образца; приложение к образцу первого напряжения для достижения заданного удлинения образца; осуществление заданной термообработки образца; приложение к образцу второго напряжения до его разрушения по меньшей мере на две различные части и определение склонности разрушенного образца к образованию трещин при повторном нагревании. Технический результат: обеспечение возможности определения склонности материала к образованию трещин при повторном нагревании, соблюдая реальные режимы термообработки (в показателях времени, температур и напряжения), которые используют во время производства. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 23 ил.

Способ и устройство для динамических испытаний режущей проволоки // 2506558

Группа изобретений относится к испытательной технике и может быть использована для динамических испытаний режущей проволоки на разрыв. Согласно изобретению, способ динамических испытаний режущей проволоки включает ее растяжение в испытательной установке, при этом растяжение проводят путем протягивания проволоки через зону температурного нагрева с заданными значениями температуры и усилия натяжения. При этом диапазон задаваемых температур составляет 50÷300°C, а диапазон усилия натяжения составляет 1000÷4500 МПа. Натяжение проволоки осуществляется при ее перемотке, а заданное значение температуры обеспечивается нагревателем. Установка для реализации заявленного способа включает в себя подающий и принимающий регулируемые приводы с катушками, валы с пазами под проволоку, регуляторы натяжения, направляющие валки, нагревательный элемент, регулятор температуры и инфракрасный температурный датчик. При этом усилие натяжения проволоки контролируется балериной и регулируется разностью скоростей вращения подающего и принимающего приводов, а скорость подачи проволоки, проходящей через установку, может регулироваться тормозной системой подающего привода. Технический результат заключается в упрощении конструкции стенда и обеспечении возможности выявления скрытых дефектов в испытываемых образцах режущей проволоки. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Устройство для нагружения и испытания образцов в канале ядерного реактора // 2507497

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано для проведения механических испытаний материала, в частности испытаний на растяжение и ползучесть образцов в канале ядерного реактора. Устройство содержит узел фиксации образца, узел создания и регулирования нагрузки, узел контроля за изменением параметров образца. Узел создания и регулирования нагрузки выполнен в виде сильфона, жестко связанного вверху с длинной гибкой трубой, которая связана с внешним источником подачи газа, а дно сильфона герметично закрыто. Узел фиксации образца расположен вне сильфона и состоит из двух частей: верхней и нижней, каждая из которых содержит первый и второй элементы для закрепления образца, жестко связанные с соответствующей тягой. Первый элемент для закрепления образца в верхней его части через первую тягу жестко связан с наружной стороной верха сильфона, а второй элемент для закрепления образца в нижней части через вторую тягу жестко связан с наружной стороной дна сильфона. Узел контроля за изменением параметров образца закреплен на тягах между первым и вторым элементом для закрепления образца. Расстояние между дном сильфона и первым элементом для закрепления образца превышает возможное растяжение образца под максимальной нагрузкой. Технический результат: расширение области испытания образцов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов // 2510005

Изобретение относится к средствам испытаний образцов материалов при сложном нагружении и может быть использовано совместно со стендами для исследования энергообмена при деформировании и разрушении твердых тел. Термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов содержит платформу, установленные на ней фрикционный элемент, привод вращения фрикционного элемента, опорную площадку из теплопроводного материала, приспособление для предотвращения вращения опорной площадки относительно платформы и приспособление для взаимного поджатия фрикционного элемента и площадки. Опорная площадка выполнена в виде разрезного кольца для размещения в отверстии образца. Разрезанные части кольца последовательно соединены между собой упругими элементами с возможностью радиального перемещения. Фрикционный элемент выполнен в виде конуса, размещенного внутри опорной площадки с возможностью вращения и осевого перемещения. Технический результат - проведение исследования свойств материалов в новых условиях термомеханического нагружения при подводе термической нагрузки к разным частям объема образца через отверстия. 1 ил.

Установка для механических и теплофизических испытаний образца из токопроводящего материала при импульсном нагреве // 2515351

Изобретение относится к механическим и теплофизическим испытаниям и может быть использовано в процессе испытаний токопроводящих материалов. Заявлена установка для механических и теплофизических испытаний образца из токопроводящего материала при импульсном нагреве, содержащая рабочую вакуумную камеру с токоподводами, цанговыми зажимами для крепления образца, регистрирующую аппаратуру, нагружающий элемент, динамометр. Регистрирующая аппаратура состоит из термопар, приваренных непосредственно на рабочей части образца, датчика перемещений индуктивного коаксиального, закрепленного на средней части образца, и динамометра. Нагружающий элемент выполнен в виде тонкостенной трубы, в которой размещена тяга, жестко соединенная через цанговый зажим с образцом. Другой конец образца также через цанговый зажим соединен с динамометром, установленным шарнирно на имеющейся раме. Токоподводы установлены с возможностью нагрева образца и нагружающего элемента. Регистрирующая аппаратура связана с контрольно-измерительной аппаратурой, которая связана с ПЭВМ. Технический результат - повышение информативности данных испытаний. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.