Установка для измерения структурно-механических свойств литейных сплавов

ц 60466 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических) М. КлВ 22 Р 1/02 22) Заявлено 15,06.76 (21) 2376136/22-0 с присоединением заявки М овета Министров СССРо делам изобретений К 621.74(088,8)) Опубликовано 30,04.78, Бюллетень М 1 ткрытнн 5) опубликования описания 19.04.7 2) Авторы изобрстения еев и А. И. М. Наривский, Г. П. Борисов, Ю. В. Институт проблем литья АН У(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЛИТЕЙНЫХ СПЛАВОВ5 сударственнын комитет (23) Приоритет Изобретение относится к области литейногопроизводства и металлургии.Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результатуявляется установка для изучения реологических свойств сплавов в интервале кристаллизации, Сплав помещают в графитовый тигельсоответствующих размеров и нагревают до определенной температуры в печи сопротивления, закрытой теплоизоляционной крышкой с 1отверстиями до штока пластомера (рифленойстальной пластинки) и термопары. Шток пластометра крепится к лабораторным весам вместо одной подвески 11,Рифленая пластинка вытягивается из сплава под действием груза, устанавливаемого наподвеску другого рычага коромысла весов.Замер и регистрация перемещения рифленойпластинки во времени производится индуктивным датчиком и потенциометром ЭППилиосциллографом.Однако при вытягивании рифленой пластины из сплава на ее шток намораживаетсяслой металла, который, схватываясь с основной массой металла, влияет на показанияприбора, Кроме того, на незащищенной инертной атмосферой поверхности расплава образуется корочка с повышенным содержаниемокислов (особенно для сплавов, имеющихбольшое средство к кислороду, например,алюминиевых), которые влияют на структурно-механические свойства сплавов. При вытягивании рифленой пластины из сплава эта корочка деформируется, что приводит к погрешности измерений. При извлечении пластины из расплава на шток действуют силы поверхностного натяжения, которые с изменением температуры и содержания окислов в верхних слоях металла также изменяются, что затрудняет учет их влияния на измерение. При нагружении одного рычага коромысла весов последнее поворачивается на некоторый угол, который по мере извлечения рифленой пластины из сплава увеличивается, а шток рифленой пластины отклоняется от вертикального положения. Это приводит к разложению силы, вытягивающей пластину, на две составляющие и к искажению результатов измерений.Точность измерения величины деформации сплава при помощи индуктивного датчика зависит от постоянства положения сердечника этого датчика в соленоиде. Отсутствие фиксатора не позволяет точно устанавливать сердечник датчика в одинаковом положении при проведении серии опытов. Отсутствие фиксатора приводит также к тому, что перемещение пластометра происходит в процессе установки груза на чашу весов, т. е. до момента полного их нагружения. Все это ведет к большим по.5 10 15 20 25 ЗО 53 40 45 50 55 60 3грешностям при измерении абсолютной величины и времени деформации сплавов.Из-за отсутствия механизма, позволяющего поднимать всю измерительную систему над плавильной печью, для извлечения тигля и постановки тигля в плавильную печь, а также его загрузки сплавом необходимо демонтировать отдельные узлы установки.Цель изобретения - повышение точности измерения.Для этого в установке для измерения структурно-механических свойств сплавов на вертикально подвижной раме установлен электромагнитный фиксатор, удерживающий уравновешенные противовесом и соосно соединенные между собой сердечник индуктивного датчика деформаций, нагрузочную платформу и шток рифленой пластины, заключенный в направляющую втулку из теплопроводного, но не смачивающегося расплавом материала, одним концом закрепленную в центре крышки плавильной печи.Принцип работы установки основан не на вытягивании рифленой пластины из исследуемого сплава, а на ее нагружении,На чертеже изображена предлагаемая установка.Она содержит несущую раму 1, на которой смонтированы плавильная печь 2 и колонны 3 с подвижной рамой 4, имеющей червячный привод 5. Червячный привод позволяет поднимать подвижную раму над плавильной печью до 500 мм, На подвижной раме установлены электромагнитный фиксатор б и индуктивный датчикперемещений. Электромагнитный фиксатор удерживает в стационарном положении уравновешенные противовесы 8 и соосно соединенные между собой сердечник 9 индуктивного датчика, нагрузочную платформу 10 и рифленую пластину 11 с ее штоком 12.Шток рифленой пластины расположен в направляющей втулке 13 з теплопроводного, но не смачивающегося расплавом материала (для алюминиевых сплавов из графита),Направляющая втулка одним концом закреплена в центре теплоизоляционной крышки плавильной печи, а второй ее конец погружен на 3 - 5 мм в сплав, Шток рифленой пластины притирается к внутреннему диаметру таким образом, чтобы в зазор между штоком и втулкой не проникал расплав и силы трения, возникающие при перемещении штока, были минимальными. Например, для измерения структурно-механических свойств алюминиевых сплавов при диаметре штока рифленой пластины 4 мм внутренний диаметр втулки из графита составляет 4,15 мм, а ее длина - 35 мм.Перед работой на установке шток рифленой пластины вставляют в направляющую втулку, закрепленную в крышке плавильной печи. Затем шток рифленой пластины, имеющий резьбу на верхнем конце, ввинчивают в основание нагрузочной платформы 10. В тигель плавильной печи загружают исследуемый сплав и рас 4плавляют его. После расплавления металла подвижную плиту с измерительной системой при помощи червячной передачи опускают до погружения пластометра и направляющей втулки в сплав на заданную глубину. Электромагнитный фиксатор удерживает в заданном положении сердечник индуктивного датчика, нагрузочную платформу и пластометр до полного погружения его в сплав. После опускания всей измерительной системы на заданную высоту на нагрузочную платформу устанавливают известный груз Р.При достижении сплавом заданной температуры, которая регулируется и поддерживается изменением подводимой мощности к плавильной печи сопротивления, включают тумблер 14, Тумблером 14 включают одновременно электромагнитный фиксатор и электродвигатель Д, который вращает диаграммную бумагу прибора, записывающего электрический сигнал индуктивного датчика перемещений рифленой пластины (в нашем случае потенциометр ПСЛ) .При включении электромагнитного фиксатора его шток освобождает жестко соединенные между собой сердечник индуктивного датчика, нагрузочную платформу с грузом и пластометр, которые под действием груза перемещаются вниз. Пластометр при этом погружается в сплав до тех пор, пока сумма напряжений, возникающих в сплаве при его деформации, не достигает величины силы, которая действует на пластометр. При прекращении погружения рифленой пластины Р снимают с нагрузочной платформы и производят запись деформации сплава после разгрузки, Затем рифленую пластину со штоком, нагрузочную платформу и сердечник индуктивного датчика устанавливают в исходное положение и закрепляют на штоке электромагнитного фиксатора. После этого цикл работы повторяется.Проводя графо-аналитическую обработку записанных деформационных кривых, определяют такие характеристики, как модули быстрой и медленной эластических деформаций, статическое предельное напряжение сдвига, перепад релаксации, пластическая вязкость и др.Предлагаемая конструкция установки для измерения структурно-механических свойств литейных сплавов в интервале температур кристаллизации до 800 С позволяет регистрировать кинетику деформации сплавов при различных температурах с точностью до .+ 1 мк. Кроме того, предлагаемая конструкция удобна в работе и позволяет устранить такие явления, как намораживание металла на шток рифленой пластинки при его погружении; влияние сил поверхностного натяжения и окислов в верхних слоях металла на результаты измерения.Формула изобретения1. Установка для измерения структурно-механических свойств литейных сплавов в интерактор И. Ильина ПодписиССР Заказ 585 1 Тираж 964овета Министрои открытийская наб., д. 4/5 Изд.4 Государственного по делам 113035, Москва, П омитета бретени -35, Ра пография, пр. Сапунова, 2 вале температур кристаллизации, включающая плавильную печь с рифленым тиглем, рифленую пластину со штоком, индуктивный датчик деформаций и регистрирующий прибор, отл и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения точности измерения, на вертикально-подвижной раме установлен электромагнитный фиксатор, выполненный с возможностью удерживания уравновешенных противовесов и соосно соединенных между собой сердечника индуктивного датчика деформаций, нагрузочной платформы и штока рифленой пластины, который вставлен в направляющую втулку из теплопроводного, несмачивающегося расплавом материала, одним концом закрепленную в центре крышки плавильной печи. 2. Установка по п. 1, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью точного определения начала деформации, электромагнитный фиксатор и регистрирующий прибор соединены параллельно.3, Установка по пп. 1 и 2, отл ич ающа яс я тем, что, с целью перемещения вертикально по направляющим колонкам всей измерительной системы относительно печи сопротивления, она снабжена червячным приводом. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Рыжиков А. А, и др. О закономерностяхпитания отливок в двухфазном состоянии.Литейное производство, 1970,6, с. 26.