Патент на изобретение №2398207

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОДАТЛИВОСТИ СТЕРЖНЕВЫХ ИЛИ ФОРМОВОЧНЫХ СМЕСЕЙ

(57) Реферат:

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.

Изобретение относится к литейному производству, а именно к способам технологического контроля при определении физико-механических свойств стержневых и формовочных смесей.

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.

Формула изобретения

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.

РИСУНКИ